JPS63201341A - ２サイクル内燃機関 - Google Patents

２サイクル内燃機関

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JPS63201341A
JPS63201341A JP62033445A JP3344587A JPS63201341A JP S63201341 A JPS63201341 A JP S63201341A JP 62033445 A JP62033445 A JP 62033445A JP 3344587 A JP3344587 A JP 3344587A JP S63201341 A JPS63201341 A JP S63201341A
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徳彦 中村
Hiroshi Noguchi
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Katsuhiko Hirose
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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〕 本発明はシリンダヘッドに吸気弁と排気弁を設けた２サ
イクル内燃機関に関する。
〔従来の技術〕
特公昭６０−５７７０号公報には、吸気弁及び排気弁を
有するオープンチャンバ型２サイクル内燃機関が開示さ
れている。この２サイクル内燃機関は、ピストンが下死
点にあるときに吸気弁と排気弁とがほぼ同時に開き、吸
気弁から流入した吸気は下向きに指向され、ピストン頂
面で反転して、シリンダ内で縦回りのＵ字状の流れを形
成するようになっている。吸気と排気の境界面は、最初
吸気弁の近くにあり、次いでシリンダの下方中央部にな
り、そして排気弁の近くへと移動し、シリンダ内の全体
で排気と吸気とが置き換わるようになっている。
しかしながら、このような２サイクル内燃機関は高負荷
域では問題ないが、アイドル時又は軽負荷域での燃焼に
問題がある。アイドル時又は軽負荷域では、供給される
吸気の量が少なくてシリンダ内には多量の排気が残留す
るので、吸気が残留排気中に分散して薄くなり、吸気を
シリンダヘッドの点火プラグの近傍に集めることができ
ない。
即ち、シリンダ内で縦回りのＵ字状の流れでは、吸気の
主流はシリンダの下方へ移動してしまうからである。こ
のため、シリンダヘッドに設けられた点火プラグによる
着火や、火炎核の発生が阻害されたり、火炎伝播速度が
低下することにより、失火したり、燃焼変動が発生し易
くなる。
また、吸入空気にシリンダ軸線回りのスワールを形成さ
せることは従来から公知である。例えば、米国特許４５
４３９２８号は対向配置の２つの吸気弁がら空気を供給
してシリンダ軸線回りのスワールを形成させるようにし
ている。排気弁はシリンダの頂部中央に形成された副室
に配置されている。従って、この特許に開示された内燃
機関では、燃焼が副室で開始され、次いで、スワールし
ているシリンダ内に広がるようになっているものであり
、排気ガスにスワールを発生させたり、残留排気ガスと
吸気との間で成層化を行ったりするものではない。
本願の出願人は先に、アイドルを含む低負荷時に、排気
弁の開弁時に排気ポートから排出した排気ガスの一部を
燃焼室にシリンダ軸線の回りにスワールさせつつ再流入
させることによって、ピストン側の残留排気ガスに対し
てシリンダヘッド側に吸気を集め、成層燃焼を行うこと
のできる２サイクル内燃機関を提案した。
〔発明が解決しようとする問題点〕
２サイクル内燃機関では上記したように掃気によって排
気を行うために排気ガスが燃焼室に残留し、アイドルや
軽負荷域では燃焼室内の残留排気ガスに対する供給吸気
の割合が小さくなり、燃焼が不安定になるという問題が
あった、本発明は、吸気ポート及び排気ポートがシリン
ダヘッド部に設けられた２サイクル内燃機関において、
特にアンドル時や軽負荷域の吸気量の少ない運転条件下
において、吸気と残留排気ガスとの成層化を達成して吸
気をシリンダヘッドの近傍に集め、着火を容易にするこ
とである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による２サイクル内燃機関は、過給手段を有する
吸気供給系と、シリンダヘッド部分に設けられた吸気ポ
ート及び排気ポートを開閉するために、クランク角に同
期して駆動される吸気弁及び排気弁を有する２サイクル
内燃機関において、排気弁の開弁時に排気ポートから排
出した排気ガスの一部を燃焼室にシリンダ軸線の回りに
スワールさせつつ再流入させる手段と、燃料供給手段と
を設け、該燃料供給手段が高負荷時には各サイクル毎に
燃料供給を行い、低負荷時には交互のサイクルで燃料供
給を行うようにしたことを特徴とするものである。
〔作　用〕
本発明によれば、少なくともアイドルを含む低負荷域に
おいて、次のようにして成層化が達成される。即ち、ピ
ストンの下降行程中に排気弁が開くと弱い排気ブローダ
ウンが発生し、排気ポート内は正圧になる。排気ブロー
ダウンは短時間で終了し、ピストンは引き続いて下降し
ているのでシリンダ内が排気ポートに対して負圧になり
、一旦排出した排気ガスの一部が燃焼室に再流入する。
本発明においては、この再流入する排気ガスにシリンダ
軸線の回りにスワールさせる手段が設けられており、燃
焼室内で排気ガスがシリンダ軸線の回りにスワールする
。その後で吸気弁が開弁する。
アイドル時及び軽負荷域においては供給吸気量は少なく
、吸気は比較的にゆっくりと流入する。従って、ゆっ（
りと流入する吸気はシリンダ軸線の回りにスワールして
いる排気ガスの上にゆっくりと乗り、吸気は排気スワー
ルに乗ったままシリンダヘッドの近傍に集まっている。
従って、シリンダヘッド側に吸気があり、ピストン側に
残留排気ガスがあり、これで第１段階の成層化が達成さ
れる。このときに、吸気に燃料が含まれていれば、成層
化によって点火プラグの近傍に比較的に濃い混合気が集
まっているので容易に着火して燃焼することができるの
である。但し、成層化された混合気と排気ガス界面領域
では、混合気と排気ガスが混ざるのでこの部分で酸素不
足が生じ、未燃燃料が排出されることになる。本発明に
おいては□、低負荷時には、燃料が１サイクルおきに交
互に供給されるようになっており、上記第１段階の成層
化が達成されたときに燃料が供給されておらず、従って
、燃焼が行われず、そのサイクルは吸気と排気ガスの成
層を形成したまま完了する。次のサイクルでも同じよう
に成層化が行われる。しかしながら、このサイクルでは
燃料が供給される。従って、前のサイクルで形成された
吸気と排気ガスの成層の上に新しく吸気の層が形成され
ることになり、この新しい吸気の層には燃料が含まれて
いるものである。従って、点火プラグ側から見て、混合
気、吸気、排気ガスの成層化が形成され、混合気は容易
に着火燃焼する。そして、このときには混合気の下には
吸気があるので酸素不足になることもなく完全に燃焼す
る。
〔実施例〕
第１図は本発明を適用した６気筒の２サイクル内燃機関
１０を示す図、第２図は第１図の１気筒の燃焼室の近傍
を詳細に示す図、第３図は第２図の吸気弁と排気弁を通
る垂直断面図である。機関本体１０はシリンダブロック
１２とシリンダヘッド１４とにより構成され、ピストン
１６の上方に燃焼室１８が形成される。シリンダヘッド
１４には吸気ポート２０と排気ポート２２とが対向配置
で形成され、それぞれにポペット弁からなる吸気弁２４
と排気弁２６とを有するものである。
第２図に示されるように、吸気弁２４及び排気弁２６は
それぞれ２個ずつ設けられ、点火プラグ２８が燃焼室１
８のほぼ中央に設けられる。排気弁２６はＥｓとＥで表
されており、一方、吸気弁２４はＦＡ、ＦＢで表されて
いる。これは吸気弁２４の働きが相互に差があることを
示しており、以後ＦＡで表された吸気弁を低負荷吸気弁
と呼び、ＦＢで表された吸気弁を高負荷吸気弁と呼ぶこ
とにする。
第１図及び第２図に示されるように、シリンダヘッド１
４には２個の吸気マニホールｌ’３０　、３２７！ｌ（
取りつけられる。一方の吸気マニホールド３０の各枝管
が低負荷吸気弁ＦＡの配置された側の吸気ポート２０に
接続され、他方の吸気マニホールド３２の各枝管が高負
荷吸気弁ＦＢの配置された側の吸気ポート２０に接続さ
れる。両吸気ポート２０は機関の長手軸線とほぼ直角方
向に相互にほぼ平行に延び、且つ機関の長手軸線とほぼ
直角方向の気筒の中心線の両側にあり、少なくとも低負
荷吸気弁ＦＡの配置された側の吸気ポー）２０は燃焼室
１８に接線方向に開口する。そして、吸気ポート２０ま
たは吸気マニホールド３０　、３２の各枝管にはそれぞ
れ燃料噴射弁３４が配置される。また、燃料噴射弁３４
の上流にはリードバルブからなる逆止弁３６が配置され
る。
第１図に示されるように、空気はエアクリーナ３８から
取り入れられ、スロットル弁４０で流量制御され、そし
て過給機４２で過給されるようになっている。過給機４
２の下流にはインタークーラ４４が配置され、前記２つ
の吸気マニホールド３０　、３２は共にこのインターク
ーラ４４に接続される。過給機４２はルーツポンプ等の
機関の出力により駆動される機械式過給機を利用するこ
とができる。また、スロットル弁４０の上流にはエアフ
ローメータ４６が配置される。
高負荷側の吸気マニホールド３２の集合部にはバタフラ
イ式吸気制御弁４８が配置される。吸気弁２４及び排気
弁２６がカム軸によって機関のクランクシャフトと同期
して駆動されるのに対し、この吸気制御弁４８は機関の
負荷及び回転数に応じて開閉されるものである。吸気制
御弁４８は少なくとも機関アイドル時を含む低負荷時に
閉じられ、従って、このときには空気は低負荷側の吸気
マニホールド３０からのみ供給されることになる。
吸気制御弁４８は機関中高負荷時に開かれ、従って、こ
のときには空気は高負荷側の吸気マニホールド３２及び
低負荷側の吸気マニホールド３０の双方を通って供給さ
れる。
第１図に示されるように、６気筒に対して２つの排気マ
ニホールド５０が設けられ、一方の排気マニホールド５
０は第１．２．３気筒に接続され、他方の排気マニホー
ルド５０は第４．５．６気筒に接続される。各排気マニ
ホールド５０の集合部にはそれぞれに触媒５２が配置さ
れ、各排気マニホールド５０はさらにマフラー５４を通
って相互に独立して終端する。この場合、点火順序は、
第１．６，２，４．３．５気筒の順である。各排気マニ
ホールド５０は３つの枝管を有し、従って、１つの枝管
が１気筒分の排気ポート２２に接続されることになる。
第２図はそのような枝管の１つ５０ａを示しており、枝
管５０ａは機関の長手軸線に対してほぼ直角に取りつけ
られる。ところで、各気筒には２つの排気ポート２２が
あり、これらの２つの排気ポート２２はシリンダヘッド
１４内で１つのポートに合流される。Ｅｓを付けて示さ
れる排気弁２６を配置した方の排気ポート２２は上記枝
管５０ａと一直線を成すように機関の長手軸線に対して
ほぼ直角に形成され、且つ燃焼室１８に接線方向に開口
する。他方の排気ポート２２は機関の長手軸線に対して
ほぼ直角に形成された側の排気ポート２２に成る直角を
つけて合流される。この排気ポート２２の構成は、２つ
の排気弁２６をもつことによって排気ガスの排出速度を
高めることができることにあり、そして、排気ガスが排
気ポート２２及び排気マニホールド５０に排出され、そ
の一部が燃焼室１８に再流入するときに、−直線上に流
れる慣性の効果によって、角度を付けた側の排気ポート
２２からの再流入はほとんどなく、Ｅｓを付けて示され
る排気弁２６を配置した方の排気ポート２２を主に通り
、この再流入排気ガスがシリンダ軸線の周りのスワール
Ｓを形成することができるようにしたものである。
このスワールＳは第２図で見て時計回り方向である。そ
して、このスワールＳを形成させる（Ｏ５’側の）排気
ポート２２は、高負荷側の吸気弁ＦＢを有する吸気ポー
ト２０と一直線上で向き合い、低負荷側の吸気弁ＦＡを
有する吸気ポート２０とは中心線を挟んでオフセットし
て向き合うようになっている。従って、低負荷時に低負
荷側の吸気弁ＦＡを有する吸気ポート２０から供給され
た吸気がそれ自体でスワールを生成する場合には、その
スワールは再流入排気ガスのスワールＳと同じ時計回り
方向になる。低負荷時には、吸気制御弁４８が閉じられ
るのでスワールＳを形成させる排気ポート２２と向き合
った高負荷側の吸気ポート２０からの吸気の流れはなく
、再流入排気ガスのスワールＳを妨げるものがなく、か
くして、スワールＳが消滅することなく保持されること
ができる。
第２図に示されるように、シリンダへラド１４ての内壁
、即ち燃焼室１８の土壁には、マスク５６が形成される
。このマスク５６は機関の長手軸線とほぼ平行に燃焼室
１８を横断し、中央の大部分は鋭い立ち上がりの台地状
隆起で形成され、側縁部において傾斜が緩やかになって
いる。点火プラグ２８は吸気弁２４側にくるようになっ
ている。このマスク５６もスワールＳの形成を助けるも
のである。即ち、排気弁（Ｅ）２６からの再流入排気ガ
スは前述したようにほとんどないばかりでなく、流入が
あったとしてもマスク５６に遮られる。排気弁Ｅｓから
の再流入排気ガスは前述したようにそれ自体でスワール
しようとし、さらに、スワールから外れて燃焼室１８の
中心方向への流れがあればこれもマスク５６に遮られる
。従って、排気弁Ｅ３からの再流入排気ガスはマスク５
６の側縁部の傾斜の緩やかな領域を通る他なく、ますま
す、燃焼室１８及びシリンダの円筒面に沿って流れるよ
うになるのである。また、高負荷時には、２つの吸気ポ
ート２０から平行に供給される吸気がマスク５６に当た
り、下向きに流れを向けられ、排気ポート２２に吹き抜
けるのが防止される。点火プラグ２８は吸気弁２４側に
あるので低負荷時でもより濃い混合気に接することがで
きるのである。
ここで排気ガスの圧力について説明すると、機関低負荷
時、排気弁２６が開かれた直後に弱い排気ブローダウン
があって排気ポート内は正圧になり、燃焼室１８の排気
圧力は急激に低下する。ピストン１６の下降運動によっ
て燃焼室１８の圧力が排気ポートの圧力よりも低下する
と、排気ブロ−ダウンによって燃焼室から排出された排
気ガスの一部は、排気ポート２２と燃焼室１８の圧力差
によって燃焼室１８に再流入（逆流）するようになる。
このように、機関低負荷時には弱い排気ブローダウンの
直後に排気ガスの燃焼室への逆流がある。
本発明においては、燃焼室へ逆流する排気ガスが、第２
図及び第３図に示されるように、燃焼室１８内でシリン
ダ軸線の回りのスワールＳを形成するようになっている
。従来、吸気ポートから吸入された吸入空気にスワール
を発生させることはかなり提案されているが、逆流する
排気にスワールを発生させることは本発明の大きな特徴
である。
第４図はクランクシャフトと同期して駆動される吸気弁
２４の開弁期間（ＰＯ）と排気弁２６の開弁期間（ＥＯ
）とを示した図である。２サイクル内燃機関では、ピス
トン１６が上死点ＴＤＣから下死点ＢＤＣへ下降してい
く膨張行程と、下死点ＢＤＣから上死点ＴＤＣへ上昇し
ていく圧縮行程の２行程しかなく、排気と吸入はこれら
の２行程の間に下死点ＢＤＣの近くで行われ、基本的に
は過給機４２で押し込まれた吸気が排気ガスを押し出し
つつガス交換を行う掃気を含んでいる。高負荷時には吸
気量及び燃料量が多く、従って、シリンダ内に残留する
排気ガスは少ないので、燃焼上の問題は少ないが、アイ
ドル時及び低負荷時には吸気量及び燃料量が少なく、残
留排気ガスが多い中で燃焼を行わなければならず、吸気
と排気が混合すると空燃比が薄くなり、着火燃焼が非常
に困難になるのである。
本発明においては、排気弁２６は下死点ＢＤＣ前８０度
の時点で開き、このときにはピストン１６の下降速度が
速いので、アイドル時及び低負荷時の弱い排気ブローダ
ウン後に燃焼室１８の圧力は下がり、排気ポート２２の
背圧と燃焼室１８の負圧とによって排気ガスの逆流が確
実に生じるようになっている。排気弁２６は圧縮行程の
あまり進まない下死点ＢＤＣ後４０度の時点で閉じる。
また、吸気弁２４は排気弁２６が開いた後で排気ガスの
逆流が生じたような時点、例えば下死点ｎｏｃ前５０度
の時点で開き、排気弁２６の閉弁後の下死点ＢＤＣ後７
０度の時点で閉じる。
第５図はアイドル時及び低負荷時の排気ガスの逆流及び
スワールの生成、及びそれによって生じる吸気と残留排
気ガスの成層化を説明する図である。このときには、吸
気制御弁４８は閉じられ、吸気の供給は低負荷吸気弁（
１’Ａ）　２０側からのみとなる。この吸気の供給は、
量目体が少なく且つ過給圧も低いのでゆっくりしたもの
である。第５図（ａ）に示されるように、下死点ＢＤＣ
前８０度になると排気弁２６が開き、圧力Ｐの弱い排気
ブローダウンが生じる。この排気ブローダウンはアイド
ル時及び低負荷時においては短時間で終了する。例えば
、アイドル時及び低負荷時の弱い排気ブローダウンにお
ける排気ポート２２の圧力は、瞬間的に２〜３ｋｇ／ｃ
ｍ”程度になるが、直ぐに１．０５　ｋｇ　／　ｃｍ　
”程度に下がり、正圧の背圧を維持しつつ安定化する。
ピストン１６の下降により燃焼室１８内が負圧になり、
第５図（ｂ）に示されるように排気ガスが矢印Ｑのよう
に再流入し、排気ポート２２の構造、マスク５６等のス
ワール形成手段により、燃焼室１８内で排気ガスのスワ
ールＳが形成される。
下死点１１ＤＣ前５０度になると、低負荷吸気弁（Ｆ＾
２０）が開く、吸気はスロットル弁４０で調量され、過
給機４２の過給圧も比較的に低い。また、吸気弁２４が
実質的に全開になるのに時間がかかるので吸気は直ちに
は流入せず、低負荷吸気弁（ＦＡ２０）の開弁当初にも
排気ガスの逆流及びスワール形成は続いている。このよ
うに排気スワールの形成はかなりの時間続けられ、この
スワールはシリンダ軸線の回りに形成されるものである
から圧縮行程末期後まで消滅することなく維持されるも
のである。
しかる後に、第５図（Ｃ）、　（ｄ）に示されるように
、吸気弁２４が実質的に全開になると吸気が入ってくる
。このときにはピストン１６の下降速度も小さくなって
いるので燃焼室内にはほとんど負圧が形成されず且つ前
述したように過給圧も小さいので、吸気はゆっくりと燃
焼室１８に入る。
従って、流入した吸気は排気スワール上にゆっぐりと乗
り、前述したように同じ方向に回るように供給されるの
で、排気スワール上で排気スワールとともにスワールす
るようになる。このようにして、吸気はシリンダヘッド
１４側の点火プラグ２８側に近い部位に集まり、即ち、
シリンダヘッド１４側の吸気とピストン１６側の排気と
の成層化が達成されるのである。この吸気と排気の成層
は、第５図（ｅ）に示されるように、ピストン１６が下
死点まで下降し、それから少し上昇して排気弁２６が閉
じ、そして吸気弁２４が閉じても維持される。尚、ピス
トン１６が下死点を過ぎて上昇に転じても暫くは運動速
度が遅く、そして、各排気マニホールド５０に設けた触
媒５２が排気ポート２２及び排気マニホールド５０の圧
力の低下を妨げるので、燃焼室１８から排気ポート２２
への吸気の流出、いわゆる吸気の吹き抜けはほとんど起
こらない、また、各排気マニホールド５０に設けた触媒
５２は、排気ブローダウン時の圧力を反射させる作用を
もつことが確認されており、この反射圧力が、ピストン
１６が下死点を過ぎて上昇に転じた後で燃焼室１８に背
圧を与え、吸気の吹き抜は防止に効果を発揮する。この
効果を生かすためには、排気弁２６の弁開時期のオーバ
ラップがないようにしておくことが必要であり、かくし
て、第１図に示されるように、排気マニホールド５０と
触媒５２をそれぞれに設けるのが好ましいのである。
次に燃料の供給について説明する。
第３図に示されるように、燃料噴射弁３４の開弁時期及
び開弁時期は制御装置６０によって制御される。制御装
置６０はマイクロコンピュータとして構成され、演算と
制ｉｎの機能を有する中央処理装置（ＣＰＵ）６２と、
プログラムを記憶させたリードオンリメモリ　（ＲＯ？
Ｉ）　６４と、データ等を記憶させるランダムチクセス
メモリ　（ＲＡＭ）　６６とを備え、これらはバス６８
によって相互に接続されるとともに、入出力（１１０）
インターフェース手段７０にも接続される。制御装置６
０には燃料噴射制御に必要な機関作動状態を表す多くの
信号が入力され、本発明ではその中でも、回転数センサ
７２、負荷センサ７４、クランク位置センサ７６からの
信号が特に重要である。尚、これらのセンサは現在でも
使用されているので、これ以上詳細に説明しない。
第７図は本発明で実施する燃料噴射の主なフローを示す
図である。まず、ステップ８０において機関回転数Ｎｅ
が所定の値Ｎ、よりも小さいかどうかを判断し、ノーの
とき、即ち機関回転数Ｎｅが所定の値Ｎ、よりも大きい
ときにはステップ８７に進んで全気筒噴射を行う。イエ
スのときにはステップ８１に進んで、吸入空気ｆｆｔＱ
／Ｎで代表された機関負荷が所定値に、よりも小さいか
どうかを判断し、ノーのとき、即ち機関負荷が所定値に
１よりも大きいときにはステップ８７に進んで、全気筒
噴射を行う、ステップ８１でイエスのときにはステップ
８２へ進む、ステップ８２はクランク位置が１サイクル
経過したかどうかを判断するものであり、例えばクラン
ク角度θが所定値（３６０度）に成ったかどうかを見る
ものである。ステップ８２でイエスであれば、１サイク
ル経過したとしてステップ８３に進んでＦＣフラグを反
転させ、さらにステップ８４に進んでＦＣフラグをスト
アする。ステップ８２でノーであればまだ１サイクル経
過していないと見てステップ８５に進むのである。
第１図に示される６気筒は、第８図のようにグループ分
けされており、Ａグループが第１，２゜３気筒、Ｂグル
ープが第４．５．６気筒となっている。第７図のステッ
プ８０　、８１で全気筒噴射と設定されたときには、全
ての気筒の燃料噴射弁３４が点火順序に従ってその気筒
の噴射時期に開弁するようになっている。開弁時期は例
えば、第４図で示される吸気弁２４の閉弁前の時点で適
切に定められる。第７図ではＡグループ気筒噴射（ステ
ップ８６）とＢグループ気筒噴射（ステップ８８）があ
り、グループ気筒噴射のときには第８図に示されるよう
に該当グループ気筒のみその気筒の噴射時期に噴射が行
われる０例えば、Ａグループ気筒噴射のときには第１．
２．３気筒の噴射が行われ、第４．５．６気筒はその噴
射時期になっても噴射されない。このグループ噴射は機
関サイクル毎に交互に行われ、１気筒についてみると、
成るサイクルで噴射を行い、次のサイクルでは燃料噴射
を行わない。
第７図を参照すると、ステップ８２　、８３　、８４は
機関低負荷（低回転数）時に１サイクル毎に噴射するグ
ループを指定するフラグを反転させ、ステップ８５　、
８６　、８８でそのフラグを見て、ＡまたはＢを選ぶよ
うにしたものである。
第５図は低負荷時に燃料噴射を行わないサイクルを示し
ており、前述したように吸気と排気ガスの成層化が形成
される。しかしながら、このサイクルでは燃料が供給さ
れないので点火時期になっても爆発、燃焼はなく、吸気
と排気ガスの成層化を保持したまま次のサイクルになる
。第６図はその次のサイクルを示しており、第５図（ａ
）に対応する第６図（ａ）では、その前のサイクルで燃
焼がないので排気のブローダウンは起こらず、吸気と排
気ガスの成層化を保持したままピストン１６が下降して
いく。また、（ｂ）での排気ガスの再流入もない。（Ｃ
）で吸気弁２４が開かれると、吸気が供給される。この
場合にも、新しい吸気と、前のサイクルで成層化されて
いた吸気と排気ガスとが成層化され、極端に言えば３層
の成層化が達成される。このサイクルでは吸気弁２４の
開弁期間中に燃料噴射が行われ、一番上の層は燃料を含
む混合気層になる。
アイドル時及び軽負荷時には、混合気は上述したように
シリンダヘッド１４個の点火プラグ２８側に近い部位に
集まり、それによって空燃比も点火プラグ２８の近くで
は薄くならず、点火プラグ２８によって容易に着火して
確実な燃焼が得られるようになるのである。そして、こ
の混合気及び次の吸気は排気ガスの上に乗っており、高
温の排気ガスによって活性化され、ラジカル燃料成分を
含む活性熱雰囲気状態を形成して、着火性が高められた
状態の中で燃焼を行うことができるのである。そして、
混合気の下に空気の層があることによって残留排気ガス
が多い中でも酸素不足になることなく完全燃焼を行うこ
とができ、未燃燃料が排出されることが非常に少なくな
るのである。
中高負荷時には吸気制御弁４８が開かれるので両方の吸
気ポート２４を通って吸気が供給されるようになり、特
に、大量の空気が高負荷側の吸気ポートＦＢ２４を通る
ことができるようになる。
このように吸気量が多くなると再流入排気ガスのスワー
ルの効果はなくなり、多量の吸気による横断掃気が行わ
れるようになる。このときに、シリンダヘッド１４の中
央を横断するマスク５６があるので、排気ポート２２に
向かって供給された吸気はマスク５６に当たって下向き
流れになり、結局、吸気が最初下向きに流れ次にピスト
ン１６に当たって上向きになり、Ｕ字状の流れで掃気を
行う。そして、このときには全気筒噴射が実施されてお
り、２サイクル特有の高トルクを得ることが可能になる
。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば特にアイドル及び
低負荷時に吸気と残留排気との間で成層化を達成し、さ
らに混合気を直接に排気ガスに接触しないようにして、
確実で排気浄化性能の優れた燃焼を行うことができ、低
負荷から高負荷まで良好な燃焼をすることのできる２サ
イクル内燃機関を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を適用した６気筒の２サイクル内燃機関
を示す図、第２図は第１図の１気筒の燃焼室の近傍を詳
細に示す図、第３図は第２図の吸気弁と排気弁を通る垂
直断面図、第４図はバルブタイミングを示゛す図、第５
図は低負荷時の燃料供給しないサイクルの成層化を説明
する説明図、第６図は同様にその次の燃料供給を行うサ
イクルの説明図、第７図は低負荷時に交互のサイクルで
燃料噴射を行うことを示すフローチャート、第８図は点
火順序に従って実施されるグループ噴射を説明する説明
図である。 １４・・・シリンダヘッド、 １６・・・ピストン、 ｌ８・・・燃焼室、 ２０・・・吸気ポート、 ２２・・・排気ポート、 ２４・・・吸気弁、 ２６・・・排気弁、 ４２・・・過給機、 ４８・・・吸気制御弁、 ５６・・・マスク。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 過給手段を有する吸気供給系と、シリンダヘッド部分に
    設けられた吸気ポート及び排気ポートを開閉するために
    、クランク角に同期して駆動される吸気弁及び排気弁を
    有する２サイクル内燃機関において、排気弁の開弁時に
    排気ポートから排出した排気ガスの一部を燃焼室にシリ
    ンダ軸線の回りにスワールさせつつ再流入させる手段と
    、燃料供給手段とを設け、該燃料供給手段が高負荷時に
    は各サイクル毎に燃料供給を行い、低負荷時には交互の
    サイクルで燃料供給を行うようにしたことを特徴とする
    ２サイクル内燃機関。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239960A (en) * 1991-07-30 1993-08-31 Mazda Motor Corporation Engine induction system provided with a mechanical supercharger
FR2693233B1 (fr) * 1992-07-02 1994-08-19 Inst Francais Du Petrole Dispositif de contrôle de l'injection pneumatique d'un mélange carbure dans un moteur à combustion interne à deux temps et utilisation associée.
US5323753A (en) * 1992-10-19 1994-06-28 Ford Motor Company Induction system for an internal combustion engine
US5918577A (en) * 1998-02-04 1999-07-06 Ford Global Technologies, Inc. Stratified exhaust residual engine
DE19913746C2 (de) * 1999-03-26 2001-05-31 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Erkennung von abgasverschlechternden und katalysatorschädigenden Aussetzern bei Verbrennungsmotoren
JP5278600B2 (ja) * 2010-04-08 2013-09-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃焼制御装置

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2958315A (en) * 1959-05-18 1960-11-01 Power Brake Equipment Company Two stroke cycle engine brake
US3245678A (en) * 1963-08-06 1966-04-12 Hank F Riehle Tool holder
US3808807A (en) * 1971-08-27 1974-05-07 Brunswick Corp Tuning arrangement for outboard motor
JPS4851126A (ja) * 1971-11-01 1973-07-18
FR2338385A1 (fr) * 1976-01-15 1977-08-12 Melchior Jean Perfectionnements aux moteurs a combustion interne a deux temps
JPS5327731A (en) * 1976-08-27 1978-03-15 Yamaha Motor Co Ltd Fuel injection control system of 2 stroke engine
US4172434A (en) * 1978-01-06 1979-10-30 Coles Donald K Internal combustion engine
FR2420034A1 (fr) * 1978-03-14 1979-10-12 Soubis Jean Pierre Perfectionnements a des moteurs deux temps ameliorant la combustion et permettant une reduction de la pollution
US4357917A (en) * 1978-05-15 1982-11-09 Nissan Motor Company, Limited Variable valve timing system for induction control of an internal combustion engine
US4224905A (en) * 1978-05-25 1980-09-30 Von Seggern Ernest A Two-cycle engine with stabilized combustion and method of operation therefor
JPS5928742B2 (ja) * 1979-01-08 1984-07-16 日産自動車株式会社 気筒数制御エンジン
US4327676A (en) * 1980-03-03 1982-05-04 Mcintire Ray G Method and apparatus for a low emission diesel engine
US4543928A (en) * 1980-06-13 1985-10-01 Von Seggern Ernest Two cycle engine with dynamic stratification and method of operation therefor
JPS6060010B2 (ja) * 1980-12-02 1985-12-27 トヨタ自動車株式会社 多気筒内燃機関の吸気装置
US4393853A (en) * 1981-08-06 1983-07-19 Research Corporation Exhaust gas recirculation type internal combustion engines and method of operating same
JPS5922250A (ja) * 1982-07-26 1984-02-04 Sanyo Electric Co Ltd ピツクアツプの走査針
JPS5968520A (ja) * 1982-10-12 1984-04-18 Yamaha Motor Co Ltd 多気筒内燃機関の排気装置
JPS59188014A (ja) * 1983-03-24 1984-10-25 Mazda Motor Corp エンジンのバルブタイミング制御装置
JPS605770A (ja) * 1983-06-22 1985-01-12 Hitachi Ltd 光サイリスタのゲ−ト駆動回路
US4548175A (en) * 1983-12-05 1985-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine with two intake valves
JPS60164608A (ja) * 1984-02-06 1985-08-27 Mazda Motor Corp デイ−ゼルエンジンの排気弁制御装置
JPS60247006A (ja) * 1984-05-22 1985-12-06 Yoichi Yamazaki 多気筒エンジンの排気装置
JPS611656U (ja) * 1984-06-10 1986-01-08 マツダ株式会社 デイ−ゼルエンジンの吸気装置
US4616605A (en) * 1984-12-31 1986-10-14 Kline Herbert E Two-cycle engine with improved scavenging
JPS61167129A (ja) * 1985-01-19 1986-07-28 Nippon Clean Engine Res ２サイクル内燃機関
JPS61201818A (ja) * 1985-03-04 1986-09-06 Mazda Motor Corp ２サイクルエンジン
US4700681A (en) * 1985-04-08 1987-10-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection system for an internal combustion engine
US4732124A (en) * 1986-06-12 1988-03-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Two-cycle internal combustion engine
JPH06102981B2 (ja) * 1986-07-02 1994-12-14 トヨタ自動車株式会社 ２サイクル内燃機関
US4732117A (en) * 1986-07-02 1988-03-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Two-cycle internal combustion engine
JPH0663452B2 (ja) * 1986-07-04 1994-08-22 トヨタ自動車株式会社 ２サイクル内燃機関

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Publication number Publication date
DE3865854D1 (de) 1991-12-05
EP0279429A3 (en) 1989-09-06
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EP0279429B1 (en) 1991-10-30
EP0279429A2 (en) 1988-08-24
US4821686A (en) 1989-04-18

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