JPS63266115A

JPS63266115A - 二サイクル内燃機関

Info

Publication number: JPS63266115A
Application number: JP12495787A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Masuhara; 憲一増原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1987-05-20
Publication date: 1988-11-02
Also published as: JPH0339170B2

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、掃気効率の向上により燃料消費の低減と高出
力化を目的とした二組のユニフロー水平対向型パワーシ
リンダーピストン装置を用いた二サイクル内燃機関に関
する。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来のニサイクル内燃機関は、主にクランク室を掃気ポ
ンプとして用いており、四サイクル内燃機関と比べ完全
掃気が困難であるから、低回転から高回転までの出力特
性が不安定であり、その為に排気ボートに排気の出気量
調整装置として排気タイミングを変える可変バルブを取
付けたものや、排気管に副膨張室と開閉切り換えバルブ
装置を用いて排気圧脈動波を利用したものがあるが、い
ずれのものも掃気効率及び平均有効圧が低く燃料消費量
が多く、高回転時には掃気ポンプに要する動力は急増し
て機械効率が低（、オイル消費量も多いという欠点があ
った。

また、１個のシリンダーと該シリンダー内を往復する１
個のピストンを用い、しかもシリンダー下部に掃気口を
設け、シリンダー上部に排気口と排気弁を設けたニサイ
クル内燃機関もあるが、該ニサイクル内燃機関において
は、四サイクル式と比べ同回転時には２倍の弁開閉数を
要するため機構上から最高回転数が制限されるという欠
点があった。

一方、本発明に関連した出願として特開昭５５−２９０
０９号公報に記載のニサイクルエンジンがあり、該発明
においては、二組のニサイクルユニフロー水平対向ピス
トン式パワーシンリンダ−ピストン装置と、該パワーシ
ンリンダ−ピストン装置によって同一回転数で駆動され
上記シリンダー内の掃気を交互に行う複動型水平対向ピ
ストン式ポンプシリンダーピストン装置を有して構成さ
れているが、該エンジンにおいてはクランク室圧縮の不
足分を上記複動型水平対向ピストン式ポンプシリンダー
ピストン装置によって補うという構造をとっており、こ
の為エンジン全体が複雑となり、更には、上記複動型水
平対向ピストン式ポンプシリンダーピストン装置に比較
的高い予圧圧縮をする必要があるので、特に高速回転に
おいては動力損失を伴い、更にはクランク室圧縮を行う
ので、燃料に潤滑油を混入する必要があるという間照点
があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、燃
料に潤滑油を混入する必要がなく、しかも高速回転にお
いても出力効率の良いニサイクル内燃機関を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決する手段〕

上記目的に沿う本発明の第１の発明に係るニサイクル内
燃機関は、一方には掃気口を他方には排気口を有して内
部に対向するピストンを有し夫々互いに１８０度異なる
位相にて作動する二組の二サイクルユニフロー水平対向
型のパワーシリンダーピストン装置と、該パワーシリン
ダーピストン装置によって駆動されて該パワーシリンダ
ーピストン装置が１回転往復する周期に対して２回転す
る往復動型の掃気ポンプ装置と、該掃気ポンプ装置に吸
気バルブを介して連結されるキャブレターと、上記パワ
ーシリンダーピストン装置に各々設けられている点火装
置とを有してなり、上記掃気ポンプ装置は夫々の上記パ
ワーシリンダーピストン装置内に残留した燃焼ガスの逆
流を防止するに必要な予圧と、夫々のパワーシリンダー
ピストン装置内に十分な新気が送り込まれて掃気とがで
きるように、掃気ポンプ装置及びパワーシリンダーピス
トン装置のクランクの位相が決定されていて主としてガ
ソリンを燃料とするようにして構成されている。

そして、上記目的に沿う本発明の第２の発明に係るニサ
イクル内燃機関は、一方には掃気口を他方には排気口を
有して内部に対向するピストンを有し夫々互いに１８０
度異なる位相にて作動する二組のニサイクルユニフロー
水平対向型のパワーシリンダーピストン装置と、１亥パ
ワーシリンダーピストン装置によって駆動されて該パワ
ーシリンダーピストン装置が１回転往復する周期に対し
て２回転する往復動型の掃気ポンプ装置と、該掃気ポン
プ装置に付設する吸気バルブと、該掃気ポンプ装置から
上記パワーシリンダーピストン装置にかけて付設する燃
料噴射装置と、上記パワーシリンダーピストン装置に設
けられている点火装置とを有してなり、上記掃気ポンプ
装置は夫々の上記パワーシリンダーピストン装置内に残
留した燃焼ガスの逆流を防止するに必要な予圧と、夫々
のパワーシリンダーピストン装置内に十分な新気が送り
込まれて掃気とができるように、掃気ポンプ装置及びパ
ワーシリンダーピストン装置のクランクの位相が決定さ
れていて主としてガソリンを燃料とするように構成され
ている。

該第２の発明において、燃料噴射装置は、掃気ポンプ装
置の吸気口側通路に取付けられているもの、掃気ポンプ
装置内に取付けられているもの、掃気ポンプ装置の排気
側の掃気通路に取付けられているもの及び上記パワーシ
リンダーピストン装置を構成するシリンダーの掃気口よ
り該シリンダーの中央部分までの間に取付けられている
ものいづれも本発明は適用される。

そして、上記目的に沿う第３の発明に係るニサイクル内
燃機関は、一方には掃気口を他方には排気口を有して内
部に対向するピストンを有し夫々互いに１８０度異なる
位相にて作動する二組の二サイクルユニフロー水平対向
型のパワーシリンダーピストン装置と、該パワーシリン
ダーピストン装置によって駆動されて該パワーシリンダ
ーピストン装置が１回転往復する周期に対して２回転す
る往復動型の掃気ポンプ装置と、該掃気ポンプ装置に付
設する吸気バルブと、上記シリンダーの略中央部に取付
けられている燃料噴射装置とを有してなり、上記掃気ポ
ンプ装置は夫々の上記パワーシリンダーピストン装置内
に残留した燃焼ガスの逆流を防止するに必要な予圧と、
夫々のパワーシリンダーピストン装置内に十分な新気が
送り込まれて掃気とができるように掃気ポンプ装置及び
パワーシリンダーピストン装置のクランクの位相が決定
され、しかも上記燃料噴射装置からの燃料の噴射は上記
ピストンが上死点近傍になって新気が高圧縮状態になっ
た時に行われる主として軽油を燃料とするように構成さ
れている。

〔作用〕

上記第１の発明に係るニサイクル内燃機関においては、
互いに１８０度異なる位相にて作動する二組のニサイク
ルユニフロー水平対向型のパワーシリンダーピストン装
置と、該パワーシリンダーピストン装置によって駆動さ
れしかも該パワーシリンダーピストン装置が１回転往復
する周期に対して２回転する掃気ポンプ装置とを有し、
しかも上記夫々のパワーシリンダーピストン装置のシリ
ンダーには一方に掃気口が他方に排気口が形成されてい
るので、シリンダー内の対向するピストンが下死点近傍
にある位置にて、排気口及び掃気口が開口して膨張した
燃焼ガスを排気口から排出すると共に、掃気ポンプ装置
から送られたキャブレターによって気化された燃料を含
む新気が掃気口から送られて燃焼ガスを完全に追い出す
ことになる。ここで、夫々のパワーシリンダーピストン
装置は１８０度位相がずれて、しかも掃気ポンプ装置の
往復周期は上記パワーシリンダーピストン装置の２倍と
なっているので、掃気ポンプ装置は通常の往復運動を行
うことによって交互に下死点に移動するシリンダー内に
新気を送り込むことが可能となり、しがも掃気ポンプ装
置のピストンが下死点から上死点に移動する最初の過程
においては、パワーシリンダーピストン装置のピストン
は上死点と下死点の中間部にあるように夫々のクランク
の位相角度が決定され、これによって爆発膨張過程にお
いては掃気口がパワーピストンによって閉塞されるので
、掃気ポンプ装置内にて、パワーシリンダーピストン装
置内に残った燃焼ガスの逆流を防止するに必要な予圧を
発生させること、これによって高速回転時においても円
滑な燃焼ガスの排気流が形成されることになる。

このようにして、シリンダー内に充満された新気は対向
するピストンによって圧縮されて上死点近傍になった時
点で、点火装置によって点火されて爆発そして膨張する
ことになる。

次に、第２の発明に係るニサイクル内燃機関について上
記第１の発明に係るニサイクル内燃機関の相違点につい
て説明すると、第２の発明に係るニサイクル内燃機関に
おいては、キャブレターの代わりに燃料噴射装置を用い
ている。この場合、該燃料噴射装置を掃気ポンプ装置の
前に設けた場合の動作はキャブレターを用いた上記第１
の発明に係るニサイクル内燃機関と略同等の動作をする
が、該燃料噴射装置を掃気ポンプ装置、掃気ポンプ装置
からパワーシリンダーピストン装置に掃気通路あるいは
シリンダー内の掃気口よりシリンダー内の中央部分まで
の間に設けた場合は、先に燃料を含まない新気を送って
少し遅れて燃料噴射装置を作動させることによって、シ
リンダー内の掃気を略完全に行った後に燃料を含んだ新
気をシリンダー内に入れることができるので、これによ
って排気ガスに混合して流失する燃料の損失の防止を回
られる。

また、第３の発明に係るニサイクル内燃機関においては
、燃料として主に軽油を使用し、更には燃料噴射装置は
略中央部に取付られ、しかも燃料の噴射は新気が対向す
るピストンによって圧縮されて高圧縮状態となった時点
で行われるので、ニサイクルジーゼルエンジンとして働
くことになる（実施例）続いて、添付した図面を参照しつつ本発明を具体化した
一実施例につき説明し、本発明の理解に供する。

ここに、第１図は第１の発明の一実施例に係るニサイク
ル内燃機関の平面図、第２図は前記二サイクル内燃機関
の正面図、第３図は前記二すイクル内燃機関一部切欠き
斜視図、第４図は第１図における矢視Ａ−Ａ断面図、第
５図は第１図における矢視Ｂ−Ｂ断面図、第６図は第１
図における矢視Ｃ−Ｃ断面図、第７図は第２図における
矢視Ｄ−Ｄ断面図、第８図は第２図における矢視Ｅ−Ｅ
断面図、第９図は前記二サイクル内燃機関の動作状態を
順次説明する平断面図、第１０図は第２の発明の第１実
施Ｂ様の一実施例に係るニサイクル内燃機関の一部切欠
き斜視図、第１１図は前記第２の発明の第２実施態様の
一実施例に係るニサイクル内燃機関の一部切欠き斜視図
、第１２図は前記第２の発明の第３実施態様の一実施例
に係る二サイクル内燃機関の一部切欠き斜視図、第１３
図は前記第２の発明の第４実施態様の一実施例に係るニ
サイクル内燃機関の一部切欠き斜視図、第１４回は第３
の発明の一実施例に係るニサイクル内燃機関の一部切欠
き斜視図、第１５図は上記第１〜第３の発明の実施例に
係るニサイクル内燃機関の掃気ポンプ内の予圧をＯ圧に
設定した場合のクランク角線図であって、同図（ａ）は
第１シリンダーの対向両ピストンのクランク角線図、（
ｂ）は第２シリンダーの対向両ピストンのクランク角線
図、（ｃ）及び（ｄ）は夫々掃気ポンプのピストンのク
ランク角線図、第１６図は掃気ポンプ内の予圧を任意設
定した場合のクランク角線図であって、同図（ａ）、（
ｂ）、（ｃ−）、（ｄ）の夫々は第１５図（ａ）、（ｂ
）、（ｃ）、（ｄ）と同様のクランク角線図、第１７図
は第１６図とは異なる方法で掃気ポンプ内の予圧を任意
設定した場合のクランク角線図であって、同図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の夫々は第１５図（ａ）、（ｂ
）、（ｃ）、（ｄ）と同様のクランク角線図、第１８図
は又他の方法で掃気ポンプ内の予圧を任意設定した場合
のクランク角線図であって、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ
）、（ｄ）の夫々は第１５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）と同様のクランク角線図である。

本発明の第１の実施例に係るニサイクル内燃機関は第１
図及び第２図に示すように、二組のニサイクルユニーフ
ロー水平対向型のパワーシリンダーヒストン装２１０，
１１と、１亥パワーシリンダーピストン装置１０．１１
によって駆動される往復動型の掃気ポンプ装置１２と、
咳掃気ポンプ装置１２に接続されている吸気バルブ１３
と、該吸気バルブ１３に接続されているキャブレター１
４と、これらの動力伝達機構１５とを有して構成されて
いる。以下、これらについて詳しく説明する上記パワー
シリンダーピストン装置１０．１１は第５図及び第８図
に示すように、並設された第一　１シリンダー１０ａと
第２シリンダー１１ａと、該第１シリンダー１０ａと第
２シリンダー１１ａ内に対向して夫々配設された第１右
ピストン１６及び第１左ピストン１７と第２右ピストン
１８及び第２左ピストン１９とが往復移動可能に配設さ
れ、該各ピストン１６．１７．１８．１９と左右のクラ
ンク軸２０．２１とは、ピストンピン２２．２２ａ、２
２ｂ、２２ｃ、コンロ・ンド２３．２３ａ、２３ｂ、２
３ｃ、クランクピン２４．２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、ク
ランクアーム２５．２５ａ、２５ｂ、２５ｃとを介して
連結されている。

ここで、各ピストン１６．１７．１８．１９には夫々鋳
鉄からなるピストンリング２６．２６ａが嵌着されて、
シリンダー壁との潤滑及びシールを図っていると共に、
第１シリンダー１０ａ及び第２シリンダー１１ａ内に配
設される第１右ピストン１６及び第２右ピストン１８は
１８０度の位相差を持つようにクランク軸２１の位相設
定がなされ、同じく第１シリンダー１０ａ及び第２シリ
ンダー１１ａ内に配設される第１左ピストン１７及び第
２左ピストン１９は１８０度の位相差を待つようにクラ
ンク軸２０の位相設定がなされ、しかも該クランク軸２
０．２１は第６図に示すように動力伝達機構１５を構成
する同じ歯数の歯車１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに
よって連結されて各ピストンが同期往復運動をするよう
になっている。

上記パワーシリンダーピストン装置１０とパワーシリン
ダーピストン装置１１の中央上部には、掃気ポンプ装置
ｆ１２が配設されているが、該掃気ポンプ装置１２は、
第７図に示すように上記第１及び第２のシリンダー１０
ａ、ｌｌａと一体的に連接されたシリンダー２７と内部
の摺動移動するピストン２８．８亥ピストン２８とクラ
ンク軸２９を連結するピストンピン３０、コンロッド３
１、クランクビン３２及びクランクアーム３３を有して
なり、しかも上記クランク軸２９の端部には動力伝達機
構１５を構成する歯車３４が固着され、該歯車３４は中
間部に遊び歯車３４ｂを介して２倍の歯数を持つ歯車１
５ｃに連結され、上記第１及び第２のシリンダーのクラ
ンク軸２０．２１が１回転する場合に掃気ポンプ装置１
２のクランク軸２９が２回転するようになっている。

ここで、上記シリンダー２７の外側にはウォータジャケ
ット部２７ａが設けられ、同じく上記パワーシリンダー
ピストン装置１０．１１を構成する第１シリンダー１０
ａ及び第２シリンダー１１ａの外側にも第８図に示すよ
うにウォータジャケット部１０ｂ、ｌｌｂが設けられて
全体としてシリンダーブロック３５を構成して、このシ
リンダーブロック３５の両側に夫々クランクケース３６
が設けられている。また、この実施例においては動力伝
達機構として歯車を使用したが、例えばスプロケットと
チェーン場合によっては歯付きヘルドを使用することも
可能である。

上記第１シリンダー１０ａ及び第２シリンダー１１ａに
は、夫々下死点まで下がった第１左ピストン１７及び第
２左ピストン１９のヘッド位置からシリンダー中心部分
までの間のシリンダー内周壁に第５図及び第８図に示す
ように所定の間隔を開けて円周状に掃気口３７．３７ａ
が形成され、該掃気口３７．３７ａは掃気通路３８．３
８ａを介して上記掃気ポンプ装置１２の新気排出口４４
に接続されている。

また、上記第１シリンダー１０ａ及び第２シリンダー１
１ａには、夫々下死点まで下がった第１右ピストン１６
及び第２右ピストン１日のヘッド位置からシリンダー中
心部分までのシリンダー内周壁に第８図に示すように排
気口３９．３９ａが円周状に間隔を開けて形成され、該
排気口３９．３９ａは排気通路４０．４０ａを介して排
気管４１．４１ａに接続されている。

ここで、上記各ピストン１６．１７．１８．１９は一定
の長さを有し、これらの各ピストン１６．１７．１８．
１９が上死点の位置にあっても、該ピストンの端部によ
って上記掃気口３７．３７ａ及び排気口３９．３９ａが
閉塞されるようになっている。

そして、上記第１シリンダー１０ａ及び第２シリンダー
１１ａの中央部には第１図に示すように点火装置を構成
する点火プラグ４５．４５ａが夫々設けられ、該点火プ
ラグ４５．４５ａは図示しないデストリビューターに接
続されて、所定の時点で内部の燃料を含む新気ガスに点
火するようになっている。

一方、上記第１シリンダー１０ａ及び第２シリンダー１
１ａの掃気口３７．３７ａに接続される掃気ポンプ装置
１２は、第７図に示すように、シリンダー２７の先端の
吸気口４２には吸気バルブ１３が取付けられているが、
該吸気バルブ１３は円筒状の筒体１３ａと該筒体１３ａ
内を回転する弁体１３ｂよりなり、しかも該弁体１３ｂ
は動力伝達機ｆｌ１５を構成する歯車３４ａが軸１５ｇ
を介して取付けられ、第６図に示すようにクランク軸２
０．２１の１回転に伴い２回転するようになっている。

この吸気バルブ１３には吸気通路４３を介して前記した
キャブレター１４が取付られて、掃気ポンプ装置１２の
ピストン２８が上死点から下死点に移動する場合に、上
記吸気バルブ１３が開いて適当に燃料が混合された新気
をシリンダー２７内に吸い込むようになっている。

なお、本実施例においては吸気バルブ１３としてクラン
ク軸の回転に伴い強制回転する弁体１３ｂを使用したが
、例えばシリンダー内の負圧により一方向に開く弁体を
使用することも可能であるなお、図中、４６．４６ａは
動力伝達機構１５のカバー、４７．４７　ａ、　４７　
ｂ、　４７　ｃはクランク軸受、４８．４８ａ、４８ｂ
はクランクケース、４９は第１シリンダーブロツク、４
９ａは第２シリンダーブロツク、４９ｂは掃気ポンプ装
置１２のシリンダーブロック、２６ｂは掃気ポンプ装置
１２のピストンリングである。

続いて、上記実施例に係るニサイクル内燃機関の作用に
ついて第９図及び第１５〜１８図を参照しながら更に詳
しく説明する。

上記掃気ポンプ装置１２のピストン２８が上死点直前ま
たは上死点より下がる時、吸気バルブ１３の弁体１３ｂ
が回転駆動されて開き、掃気ポンプ装置１２のシリンダ
ー２７の負圧によりキャブレター１４において空気と燃
料が混合した新気は吸気通路４３、吸気バルブ１３を通
ってシリンダー２７内に入る。この時、第９図（ａ）に
示す如（、第１シリンダー１０ａの第１左ピストン１７
と第１右ピストン１６とは、既に膨張した燃焼ガスによ
り上死点を過ぎて下死点に向かっており、同時に第２シ
リンダー１１ａの第２左ピストン１９と第２右ピストン
１８は既に下死点を過ぎて上死点に向かい、掃気口３７
ａと排気口３９ａは閉じて圧縮行程に入り始めている。

次に、掃気ポンプ１２のピストン２日が下死点直前また
は下死点より上がる時、吸気バルブ１３は弁体１３ｂが
回転して閉じ、新気はシリンダー２７内で圧縮される。

この時第１シリンダー１０ａの第１左ピストン１７と第
１右ピストン１６は、第９図（ａ）の状態から同図（ｂ
）、（Ｃ）、（ｄ）のように順次下死点に近付き第９Ｕ
ｊＪ（ｃ）の状態においてまず排気口３９と掃気口３７
が開き、次に第９図（ｄ）の状態において掃気口３７が
開き、燃焼ガスは排気口３９より出ると共に、掃気ポン
プ装置１２により圧縮された新気は新気排出口４４と掃
気通路３８を通り掃気口３７より第１シリンダー１０ａ
内に送りこまれ第１シリンダー１０ａ内の燃焼ガスを排
気口３９へと追い込み新気を充填するべく掃気を行い、
同時に第２シリンダー１１ａの第２左ピストン１９と第
２右ピストン１８は更に上死点に向かい圧縮行程を完了
させ、上死点直前または上死点付近において点火プラグ
４５ａによつて圧縮された新気は点火され、圧縮、爆発
、膨張の行程に入り始める。

次に、掃気ポンプ装置１２のピストン２８が上死点直前
または上死点より下がる時、吸気バルブ１３が開き、キ
ャブレター１４において空気と燃料が混合した新気はシ
リンダー２７内に入る。この時、第１シリンダー１０ａ
の第１左ピストン１７と第１右ピストン１６は既に第９
図（Ｅ）、（Ｆ）に示す如く下死点を過ぎ上死点へと向
かい排気口３９と掃気口３７は閉じて掃気の行程は完了
して圧縮行程に入り始めており、同時に第２シリンダー
１１ａの第２左ピストン１９と第２右ピストン１８は既
に膨張した燃焼ガスにより上死点を過ぎ下死点に向かっ
ている。

そして、掃気ポンプ装置１２のピストン２８が下死点直
前または下死点付近より上がる時、吸気バルブ１３が閉
じて新気はシリンダー２７内で圧縮される。その時、第
１シリンダー１０ａの第１左ピストン１７と第１右ピス
トン！６は第９図（Ｇ）、（Ｈ）に示す如く、更に上死
点へ向かい圧縮行程を完了させ上死点直前または上死点
付近において点火プラグ４５により圧縮された新気は点
火され、爆発膨張の行程に入り始め、同時に第２シリン
ダー１１ａの第２左ピストン１９と第２右ピストン１８
は、更に下死点に近付き、排気口３９ａと掃気口３７ａ
が開き燃焼ガスは排気口３９ａより出ると共に、掃気ポ
ンプ装置１２により圧縮された新気は新気排出口４４と
掃気通路３８ａを通り掃気口３７ａより第２シリンダー
１１ａ内に送り込まれ、第２シリンダー１１ａ内の燃焼
ガスを排気口３９ａへと追い込み新気を充填すべく掃気
を行う、つまり、上記実施例に係るニサイクル内燃機関
の作用を簡単に言えば、次の通りである。

即ち、掃気ポンプ装置１２が混合ガスを吸引している時
には、第１シリンダー１０ａの各ピストン１６．１７及
び第２シリンダー１１ａの各ピストン１８．１９は夫々
上死点から下死点又は下死点から上死点に夫々移行中で
あり、掃気ポンプ装置１２が次の圧縮行程の時には、第
１シリンダー１０ａでは掃気がなされ、第２シリンダー
１１ａでは爆発行程がなされている。

そして、次に掃気ポンプ装置１２が吸引の時には、第１
シリンダー１０ａの各ピストン１６．１７及び第２シリ
ンダー１１ａのピストン各１８、Ｉ９は夫々下死点から
上死点又は上死点から下死点に夫々移行中であり、掃気
ポンプ装置１２が次の圧縮行程の時には、第１シリンダ
ー１０ａでは爆発がなされ、第２シ゛リンダ−１１ａで
は掃気がなされている。このサイクルの繰り返しである
。

即ち、掃気ポンプ装置１２が吸引と圧縮で１回転である
から、吸虹、圧縮、吸引、圧縮で２回転するうちに第１
シリンダー１０ａでは掃気と爆発が、第２シリンダー１
１ａでは爆発と掃気が夫々交互になされる訳である。

そして、上記実施例において掃気ポンプ装置１２には、
第１ンリング−１０ａ、第２シリンダー１１ａに残留し
た燃焼ガスの掃気口からの逆流を防止するために必要な
予圧を発生させるものであるが、その予圧の設定方法を
、第１５図に示すクランク角線図（掃気ポンプ装置内の
予圧をＯに設定した場合）及び第１６〜１８図に示すク
ランク角線図（掃気ポンプ装置内の予圧を任意設定した
場合）を用いて明らかにする。

ここに、第１５図においては（ａ）は第１シリンダー１
０ａのクランク角線図、（ｂ）は第２シリンダー１１ａ
のクランク角線図、（ｃ）は掃気ポンプ装置１２の第１
回転クランク角線図、（ｄ）は掃気ポンプ装置１２の第
２回転クランク角線図を示すが、前述した通り、クラン
ク軸２０及びクランク軸２１が１回転した場合、掃気ポ
ンプ装置１２のクランク軸２９は２回転する。そこで、
第１シリンダー１０ａの掃気口３７が開く時点に掃気ポ
ンプ装置１２のピストン２日を下死点ＢＤＣに設定し、
掃気口３７が閉しる時点に掃気ポンプ装置１２のピスト
ン２８を上死点ＴＤＣに設定し、掃気口３７の開口上部
境界を第１ソリンダー１０ａの第１左ピストン１７と第
２シリンダー１１ａの第２左ピストン１９が夫々下死点
ＢＤＣから前４５度と後４５度になるように設定する。

そして、掃気口３７が開く前に掃気ポンプ装置１２にお
いて吸入された新気を圧縮する行程を無くしてＯ圧とし
ておくと、この実施例においてシま点火、爆発、膨張行
程後に排気の行程が入るべく掃気口３７．３７ａが開い
た直後に、掃気ポンプ装置１２のシリンダー２７内と掃
気通路３８．３８ａ内においては新気が予圧されていな
いため、第１シリンダー１０ａ及び第２シリンダー１１
ａ内では、既に排気口３９．３９ａは開き燃焼残留ガス
は排気されつつあるが、まだ燃焼残留ガスは圧力が残っ
ており、当然、燃焼残留ガスが掃気口３７．３７ａから
掃気通路３８．３８ａ、掃気ポンプ装置Ｉ２のシリンダ
ー２７へと逆流し、良好な掃気を阻害することになる。

そこで、その対応策として掃気口３７．３７ａ又は掃気
通路３８．３８ａに逆流防止用の逆止弁やリードバルブ
、或いはシリンダー２７から圧縮された新気が山気する
タイミングを任意設定し得るバルブ等々逆流制御、新気
予圧制御装置を取りつけなければならない。

次に、上記第１５図のクランク角線図とは別のクランク
角線図を第１６．１７および第１８図に示す。

即ち、第１６〜１８図に示すものは、上記第１５図の実
施例のように装置を用いず、掃気ポンプ装置１２の予圧
を行うことにより、燃焼残留ガスの逆流を防止する。

第１６図に示す場合は、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）共に第１５図同様の各クランク角線図を示し、第
１５図と異なる設定として、第１シリンダー１０ａ及び
第２シリンダー１１ａの掃気口３７．３７ａの取付は位
置を、夫々シリンダ１０ａ、ｌｌａ中央部よりクランク
軸２０側へ移行し、つまり掃気口３７．３７ａのシリン
ダー１０ａ、ｌｌａ中央部側の開口上部境界をクランク
軸２０側へ下げである。

そして、第１シリンダー１０ａ及び第２シリンダー１ｉ
ａのクランク角線図において、掃気口３７．３７ａが開
き閉じるまでのクランク角度を９０度以内に任意設定し
、且っ掃気口３７．３７ａが閉じる時点に掃気ポンプ装
置１２のピストン２８の上死点ＴＤＣを設定し、３７．
３７ａが開き閉じるまでの角度（χ＋Ｙ）が９０度に不
足する角度（Ｚ）分だけ、つまり、掃気ポンプ装置１２
の下死点ＢＤＣから掃気口３７．３７ａが開くまでの角
度分だけ新気を予圧するように任意設定されている。

そして、掃気ポンプ装置１２のクランク角線図において
は、クランク軸２０及びクランク軸２１が１回転する時
掃気ポンプ装Ｗ１２のクランク軸２９は２回転するため
、（ＺＸ２）角度分吸気した新気を予圧することが可能
であり、掃気ポンプ装置１２のピストン２８の移動予圧
量は第１６図に示される（ｚｘ２）！となり、掃気口３
７．３７ａが開くまでに掃気通路３８．３８ａ内及び掃
気ポンプ装置１２のシリンダー２７内において予圧され
た新気を確保でき、掃気口３７．３７ａが開いた直後の
燃焼残留ガスの逆流に対応することが可能である。

次に第１７図に示す場合は、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ
）、（ｄ）共に第１５図同様の各クランク角線図を示し
、第１５図と異なる設定として、第１シリンダー１０ａ
及び第２シリンダー１１ａのクランク角線図において、
掃気口３７．３７ａが開き閉じるまでのクランク角度は
９０度で同二であるが、掃気口３７．３７ａを閉じる前
に掃気ポンプ装置１２のピストン２８の上死点ＴＤＣを
任意設定しており、掃気ポンプ装置１２のピストン２８
の上死点ＴＤＣから下死点ＢＤＣ或いは下死点ＢＤＣか
ら上死点ＴＤＣは９０度であるから掃気ポンプ装置１２
のピストン２８の上死点ＴＤＣから掃気口３７．３７ａ
が閉じる時点までの角度（Ｗ）分だけ、つまり掃気ポン
プ装Ｗ！、１２のピストン２８の下死点ＢＤＣは、掃気
口３７．３７ａが開く時点より前に角度（Ｚ）分任意設
定され、この場合上記角度（Ｗ）と角度（Ｚ）とは等し
い。

以上のように、角度（Ｚ）が掃気口３７．３７ａが開く
までの間に掃気通路３８．３８ａ及び掃気ポンプ装置１
２のシリンダー２７内で新気を予圧するように任意設定
されている。

そして、掃気ポンプ装置１２のクランク角線図において
は、クランク軸２０及びクランク軸２１が１回転する時
掃気ポンプ装置１２のクランク軸２９ば２回転するため
、（Ｚｘ２）角度分吸気した新気を予圧することが可能
であり、掃気ポンプ装置１２のピストン２８の移動予圧
量は第１７図に示される（ＺＸ２）！となり、掃気口３
７．３７ａが開くまでに掃気通路３８．３８ａ内及び掃
気ポンプ装置１２のシリンダー２７内において予圧され
た新気を確保でき、掃気口３７．３７ａが開いた直後の
燃焼残留ガスの逆流に対応することが可能である。

なお゛、内燃機関は回転数が高く１サイクルの時間が短
いため掃気ポンプ装置１２のピストン２８が上死点ＴＤ
Ｃに到達したその時点で掃気口３７．３７ａが閉じた場
合、掃気ポンプ装置１′２のシリンダー２７の容量分の
新気が全て第１シリンダー１０ａ及び第２シリンダー１
１ａ内に送り込まれるのでは無く、掃気通′路３８．３
８ａを介しているため、高回転になるにつれて掃気ポン
プ装置１２のシリンダー２７によって送り出された新気
が掃気通路３８．３８ａ内に高圧縮された状態で残留し
、更に掃気ポンプ装置１２のピストン２日が上死点ＴＤ
Ｃから下死点ＢＤＣへと向かい吸気の行程に言った時点
において掃気通路３８．３８ａ内に残留した高圧縮の新
気は掃気ポンプ装Ｗ１２のシリンダー２７へと逆流し、
新たに吸気されるべき新気がシリンダー２７内に入るこ
とを妨げる要因となるので掃気ポンプ装置１２のピスト
ン２８が上死点ＴＤＣに到達した後に掃気口３７．３７
ａが閉じるように設定し、掃気通路３８．３８ａ内に高
圧縮の新気が残留しないようにしなければならない。

次に、第１８図に示す場合は、同図（ａ）、（ｂ）、（
ｃ）、（ｄ）共に第１５図同様の各クランク角線図を示
し、第１５図と異なる設定とじては、第１６図と第１７
図に示した設定例を併用した点である。即ち、第１シリ
ンダー１０ａ及び第２シリンダー１１ａの掃気口３７．
３７ａの取付は位置を夫々シリンダー１０ａ、ｌｌａの
中央部分よりクランク軸２０側へ移行し、かつ、掃気口
３′７．３７ａが閉じる前に掃気ポンプ装置１２のピス
トン２８の上死点ＴＤＣを任意設定することにより、第
１６図に示す予圧行程（Ｚ）に第１７図に示す予圧行程
（Ｚ）を加えた、より高圧縮の新気を第１８図に示す予
圧行程（Ｚ）において確保することができる。

そして、掃気ポンプ装置１２のクランク角線図において
、下死点ＢＤＣより予圧行程（Ｚ）が上死点ＴＤＣに進
みクランク角度が９０度に近づ（程掃気ポンプ装置ｆｆ
１１２のピストン２８の移動量は急増し、掃気口３７．
３７ａが開いた時点よりその直後に生じる第１シリンダ
ー１０ａ及び第２シリンダー１１ａ内の燃焼残留ガスの
掃気通路３８．３８ａへの逆流に対応できる適切な予圧
（Ｚ）の確保が可能となるし、また、掃気ポンプ装置１
２のピストン２８が上死点ＴＤＣを過ぎた直後に生じる
掃気通路３８．３８ａ内に高圧縮された新気が残留しな
いように設定することも可能となるそして、掃気口３７
．３７ａが開いた時点での燃焼残留ガス圧は第１シリン
ダー１０ａ及び第２シリンダー１１ａのボアとストロー
ク比による長円筒型、短円筒型など、その他諸々の要因
で異なるが、該第１６．１７図例併用型の本例では前記
第１６．１７図例で対応できるそれ以上の対応が可能と
なる。

次に第２の発明の実施例について述べるが、第２の発明
が第１の発明と異なるところは、キャブレター１４に代
わって燃料噴射装置１４ａ、１４ｂ％１４Ｃ１１４ｄ１
を設けた点である。

そして、第１０図に示す第１実施態様の実施例では、燃
料噴射装置１４ａが、掃気ポンプ装置１２の吸気通路４
３に設けられている。

第１１図に示す第２実施態様の実施例では、燃料噴射装
置１４ｂが、掃気ポンプ装置１２のシリンダー２７に設
けられている。

第１２図に示す第３実施態様の実施例では、燃料噴射装
Ｍ　１４　ｃが、掃気通路３８．３８ａに夫々設けられ
ている。

第１３図に示す第４実施態様の実施例では、燃料噴射装
置１４ｄが、第１シリンダー１０ａの掃気口３７から第
１シリンダー１０ａの略中心までの間と、第２シリンダ
ー１１ａの掃気口３７ａから第２シリンダー１１ａの略
中心までの間に設けられている。

上記第２の発明の作用について述べると、第１の発明と
異なる作用は、キャブレター１４に代わる燃料噴射装置
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの採用に基づく違いだ
けである。即ち、キャブレター１４に代わって燃料噴射
装置ｔ！　１４　ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを設けた
ので良好な混合気を供給でき、このことにより、出力安
定、燃料消費の低減が可能となるように作用する。そし
て、第１２図に示す第３実施態様の実施例では上記作用
の他に掃気通路３７．３７ａにおいて燃料と空気とを混
合するように作用し、第１シリンダー１０ａ又は第２シ
リンダー１１ａの夫々のピストン１６．１７．１８．１
９が下死点まで下がった時の第１シリンダー１０ａ、第
２シリンダー１１ａのいずれか１つの容積よりも掃気ポ
ンプ装置１２の新気排出容積を大きくした場合、低回転
時には掃気する時間が長いため、１回の掃気行程で掃気
ポンプ装置１２より先に出気される新気については燃料
噴射装置１４ｃから燃料は供給されず、燃料を混合しな
い空気だけの新気は、排気口３９．３９ａが開いている
間に燃焼ガスを排気口３９．３９ａへ追い込むと共に該
排気口３９．３９ａから燃焼ガスを排出させ、この新気
の一部または全ては排気口３９．３９ａから出て、完全
な掃気が行われるように作用する。

また、１回の掃気行程で掃気ポンプ装置１２より後に出
気される新気については、燃料噴射装置１４ｃから燃料
が供給され、空気と混合し、排気口より出ること無く第
１及び第２シリンダー内に残留するように燃料噴射の時
点を適宜設定することにより完全な掃気による平均有効
圧と出力の上昇が可能となる。

そして、燃料を含んだ混合気が排気口３９．３９ａから
出ないことにより燃料消費の低減が可能となる。

更に、高速回転時になるにつれて、掃気する時間が短く
なる事により、低回転時に比べて排気口３９．３９ａか
ら出て行←新気の量が少なくなるように排気口３９．３
９ａの大きさ、数、位置など予め設定し、且つ第１シリ
ンダー１０ａ又は第２シリンダー１１ａ内には掃気ポン
プ装置１２がら強制的に新気を送り込むことにより過給
される状態となり、低回転時よりも多くの新気（混合気
）が第１及び第２シリンダー内に詰め込まれ、高回転に
なるにつれてより高い出力を発生する。

また、第１３図に示す第４実施態様の実施例では、上記
第１２図に示した作用の他に第１シリンダー１０ａ、第
２シリンダー１１ａ内において、空気のみの新気が燃料
と混合されるようになる。

次に、第３の発明の実施例について述べるが、第３の発
明が上記第１の発明と異なるところは、キャブレター１
４に代わって燃料噴射装置１４ｅが設けられている点で
あり、更に第２の発明と異なるところは、該燃料噴射装
置１４ｅが、第１シリンダー１０ａ５第２シリンダー１
１ａの略中央部に設けられ、点火装置を有しない点であ
る。そして、本実施例の着火方式としては、掃気ポンプ
装置１２より送り込まれた空気のみの新気を燃焼シリン
ダーである第１シリンダー１０ａ、第２シリンダー１１
ａ内において高圧縮し、咳高圧縮の空気に燃料噴射装置
１４ｅから燃料を噴射し、高温になっている燃料噴射装
置１４ｅ付近の熱により自然着火させるものである。

また、この第３の発明の作用について述べるならば、上
記第２の発明の第１２図、第１３図の第３実施態様と第
４実施態様の各実施例のように完全な掃気と高回転にな
るにつれて過給効果が生じるようになる。

なお、図中５０で示す番号はスロットルバルブを示す。

〔発明の効果〕　　　゛第１の発明に係るニサイクル内燃機関の効果を列挙する
。

■ピストン対向、単流掃気により掃気効率が良く、予圧
の設定により燃焼残留ガスの掃気口への逆流を防止して
平均有効圧も上昇し、更に、掃気口に一定の角度を付は
得て渦流掃気も行い得るので急速燃焼が可能となり、熱
効率を上昇させることができる。

■ピストンが対向するためピストンヘッドが受ける仕事
量が多く、機械効率が良いし、シリンダーヘッドがない
ため複雑な機構による故障や機械音が発生せず小型化で
きる。

■掃気ポンプはクランク室を用いない別体装置であるた
めクランク室内に潤滑油を封入することが可能で良好な
潤滑によりピストン、シリンダー、クランク軸などの摩
耗を低減し得るし、反面燃料自体に潤滑油を混入する必
要はない、且つ、掃気ポンプはパワーシリンダーピスト
ン装置内の爆発燃焼の影響を受けない、また掃気ポンプ
は専用設計が可能でフリクシ四ンロスの低減と効率の良
い吸気弁を採用し得る。

■二組のパワーシリンダーピストン装置の掃気を一つの
シリンダーによる掃気ポンプ装置で掃気を交互に行うの
で掃気ポンプに吸収される動力が出力に対して適正であ
り、ために、燃料消費率、機械効率ともに良好である。

■二組のパワーシリンダーピストン装置のピストンが交
互に１回転往復する間に掃気ポンプ装置のピストンは２
回転往復するので回転ムラが少なくフライホイールクラ
ンク軸、軸受など小型化し得、出力ロスを防止し得、同
じ排気量で高出力が可能であり、機関重量当たりの出力
が大きい。

■パワーシリンダーピストン装置の掃気口の取付は位置
をクランク軸側へ下げても、新気の予圧に要する出力を
適正に設定することが可能であるため、出力ロスを防止
でき、且つパワーシリンダーピストン装置の燃焼（膨張
）行程を長くする事が可能であり、出力は著しく向上す
る。

第２の発明に係るニサイクル内燃機関では、上記の効果
の他、キャブレターに代わり、燃料噴射装置を用いたの
で、より良好な混合気を供給でき、従って、より出力を
安定上昇させ得、燃料消費の低減が可能となる。

第３の発明では、上記第１の発明の効果の他、空気のみ
の新気を掃気ポンプ装置よりパワーシリンダーピストン
装置に送り込め、新気を高圧縮し得るので燃料を自然着
火し得、燃料として軽油を使用でき、燃料の低減が可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例に係るニサイクル内燃機
関の平面図、第２図は前記二サイクル内燃機関の正面図
、第３図は前記二すイクル内燃機関一部切欠き斜視図、
第４図は第１図における矢視Ａ−Ａ断面図、第５図は第
１図における矢視Ｂ−Ｂ断面図、第６図は第１図におけ
る矢視Ｃ−ｃ断面図、第７図は第２図における矢視Ｄ−
Ｄ断面図、第８図は第２図における矢視Ｅ−Ｅ断面図、
第９図は前記二サイクル内燃機関の動作状態を順次説明
する平断面図、第１０図は第２の発明の第１実施態様の
一実施例に係るニサイクル内燃機関の一部切欠き斜視図
、第１１図は前記第２の発明の第２実施態様の一実施例
に係るニサイクル内燃機関の一部切欠き斜視図、第１２
図は前記第２の発明の第３実施Ｂ様の一実施例に係るニ
サイクル内燃機関の一部切欠き斜視図、第１３図はｙ６
１記第２の発明の第４実施Ｂ様の一実施例に係るニサイ
クル内燃機関の一部切欠き斜視図、第１４図は第３の発
明の一実施例に係るニサイクル内燃機関の一部切欠き斜
視図、第１５図は上記第１〜第３の発明の実施例に係る
ニサイクル内燃機関の掃気ポンプ内の予圧を０圧に設定
した場合のクランク角線図であって、同図（ａ）は第１
シリンダーの対向両ピストンのクランク角線図、（ｂ）
は、第２シリンダ〜の対向両ピストンのクランク角線図
、（Ｃ）及び（ｄ）は夫々掃気ポンプのピストンのクラ
ンク角線図、第１６図は掃気ポンプ内の予圧を任意設定
した場合のクランク角線図であって、同図（ａ）、（ｂ
）、（ｃ）、（ｄ）の夫々は第１５図（ａ）、（ｂン、
（ｃ）、（ｄ）と同様のクランク角線図、第１７図は第
１６図とは異なる方法で掃気ポンプ内の予圧を任意設定
した場合のクランク角線図であって、同図（ａ）、（ｂ
）、（ｃ）、（ｄ）の夫々は第１５図（ａ）、（ｂ）、
（Ｃ）、（ｄ）と同様のクランク角線図、第１８図は又
他の方法で掃気ポンプ内の予圧を任意設定した場合のク
ランク角線図であって、同［ｆｆ１（ａ）、（ｂ）、（
ｃ）、（ｄ）の夫々は第１５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
、（ｄ）と同様のクランク角線図である。〔符号の説明〕１０．１１−・−・・・・・−パワーシリンダーピスト
ン装置、１０ａ・−・・・・−・−第１シリンダー、Ｉ
ｌａ・−門弟２シリンダー、１２−・・・・−・掃気ポ
ンプ装置、１３−−−−一・・−吸気バルブ、１４・−
・・・・−キャブレター、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１
４ｄ、１４　ｅ・・・−−−燃料噴射装置、１５・−・
−・動力伝達機構、１６−−・・第１右ピストン、１７
−・・・・−・・第１左ピストン、１８〜・−・・・・
−・第２右ピストン、１９・−・−・−・・・第２左ピ
ストン、２０．２１・・・−・・−・・クランク軸、４
５・−・・・−・点火プラグ、５０・−・−−−一−−
スロットルバルブ代理人　　弁理士　中部　冨士男第１４図第１０図第１１図第１３図手続補正書（自発）昭和６２年６月３０日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一方には掃気口を他方には排気口を有して内部に
対向するピストンを有し夫々互いに１８０度異なる位相
にて作動する二組の二サイクルユニフロー水平対向型の
パワーシリンダーピストン装置と、該パワーシリンダー
ピストン装置によって駆動されて該パワーシリンダーピ
ストン装置が１回転往復する周期に対して２回転する往
復動型の掃気ポンプ装置と、該掃気ポンプ装置に吸気バ
ルブを介して連結されるキャブレターと、上記パワーシ
リンダーピストン装置に各々設けられている点火装置と
を有してなり、上記掃気ポンプ装置は夫々の上記パワー
シリンダーピストン装置内に残留した燃焼ガスの逆流を
防止するに必要な予圧と、夫々のパワーシリンダーピス
トン装置内に十分な新気が送り込まれて掃気とができる
ように、掃気ポンプ装置及びパワーシリンダーピストン
装置のクランクの位相が決定されていて主としてガソリ
ンを燃料とする二サイクル内燃機関。
（２）一方には掃気口を他方には排気口を有して内部に
対向するピストンを有し夫々互いに１８０度異なる位相
にて作動する二組の二サイクルユニフロー水平対向型の
パワーシリンダーピストン装置と、該パワーシリンダー
ピストン装置によって駆動されて該パワーシリンダーピ
ストン装置が１回転往復する周期に対して２回転する往
復動型の掃気ポンプ装置と、該掃気ポンプ装置に付設す
る吸気バルブと、該掃気ポンプ装置から上記パワーシリ
ンダーピストン装置にかけて付設する燃料噴射装置と、
上記パワーシリンダーピストン装置に設けられている点
火装置とを有してなり、上記掃気ポンプ装置は夫々の上
記パワーシリンダーピストン装置内に残留した燃焼ガス
の逆流を防止するに必要な予圧と、夫々のパワーシリン
ダーピストン装置内に十分な新気が送り込まれて掃気と
ができるように、掃気ポンプ装置及びパワーシリンダー
ピストン装置のクランクの位相が決定されていて主とし
てガソリンを燃料とする二サイクル内燃機関。
（３）燃料噴射装置は、掃気ポンプ装置の吸気口側通路
に取付けられている特許請求の範囲第２項記載の二サイ
クル内燃機関。
（４）燃料噴射装置は、掃気ポンプ装置内に取付けられ
ている特許請求の範囲第２項記載の二サイクル内燃機関
。
（５）燃料噴射装置は、掃気ポンプ装置の排気側の掃気
通路に取付けられている特許請求の範囲第２項記載の二
サイクル内燃機関。
（６）燃料噴射装置は、パワーシリンダーピストン装置
を構成するシリンダーの掃気口より該シリンダーの中央
部分までの間に取付けられている特許請求の範囲第２項
記載の二サイクル内燃機関。
（７）一方には掃気口を他方には排気口を有して内部に
対向するピストンを有し夫々互いに１８０度異なる位相
にて作動する二組の二サイクルユニフロー水平対向型の
パワーシリンダーピストン装置と、該パワーシリンダー
ピストン装置によって駆動されて該パワーシリンダーピ
ストン装置が１回転往復する周期に対して２回転する往
復動型の掃気ポンプ装置と、該掃気ポンプ装置に付設す
る吸気バルブと、上記シリンダーの略中央部に取付けら
れている燃料噴射装置とを有してなり、上記掃気ポンプ
装置は夫々の上記パワーシリンダーピストン装置内に残
留した燃焼ガスの逆流を防止するに必要な予圧と、夫々
のパワーシリンダーピストン装置内に十分な新気が送り
込まれて掃気とができるように掃気ポンプ装置及びパワ
ーシリンダーピストン装置のクランクの位相が決定され
、しかも上記燃料噴射装置からの燃料の噴射は上記ピス
トンが上死点近傍になって新気が高圧縮状態になった時
に行われる主として軽油を燃料とする二サイクル内燃機
関。