JPS639627A

JPS639627A - ２サイクル内燃機関

Info

Publication number: JPS639627A
Application number: JP61149707A
Authority: JP
Inventors: Toshio Tanahashi; 敏雄棚橋; Norihiko Nakamura; 徳彦中村; Michiaki Ujihashi; 氏橋　通明; Hiroshi Noguchi; 博史野口; Toshio Ito; 敏雄伊藤; Toyoichi Umehana; 豊一梅花; Katsuhiko Hirose; 雄彦広瀬; Kingo Horii; 堀井　欽吾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1988-01-16

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、特にクランク角に同期し
て作動される吸気弁及び排気弁を有する２サイクル内燃
機関に関する。

（従来の技術〕特公昭６０−５７７０号には、吸気弁及び排気弁を有す
るオーブンチャンバ型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
ある時、両弁が開く。新気が吸気弁から流入したときは
、シリンダに沿って下方に供給され、縦周りのループ状
の流れを形成する。新気と排気との境界面は、最初吸気
弁の近く、次いでシリンダの中央部に、更に排気弁の近
くへと移動し、シリンダ内の全体で排気と新気とが確実
に置き換わる。

しかしながら、この２サイクル内燃機関は高負荷域では
問題ないが、アイドル域又は軽負荷域では、新気の量が
少なく、シリンダ内には多量の排気ガスが残留しており
、新気をシリンダヘッド（点火栓）の近傍に集めること
はできない。即ち、ループ状の流れでは、新気の主流は
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栓による着火や、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。

尚、米国特許４５４３９２８号には、シリンダの軸まわ
りに空気のスワールを形成し、ピストン側の空気とシリ
ンダヘッド側の混合気との間で成層化を行なっている。

しかし、排気のスワールを形成し、排気と新気との間の
成層化を行うものではなく、また副室タイプのものであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕本発明は、シリンダヘッド部に設けられた吸気ポート及
び排気ポートが燃焼室に開口している２サイクル内燃機
関において、特にアイドル域、軽負荷域の新気量が少な
い運転条件下においても、圧縮行程までに新気をシリン
ダヘッド（点火栓）の近傍に集めることにより、新気と
排気との成層状態の維持するとともに、少量の燃料でも
精度良く点火栓周囲に噴射して、着火及び燃焼を容易に
”することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、過給手段を有する新気供給系と、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
気弁及び排気弁とを存する２サイクル内燃機関において
、前記吸気ポートは、新気を実質的に全方向にわたり燃
焼室に流入させる第１の吸気ポートと、新気を実質的に
シリンダ壁に沿った下方へ流入させる第２の吸気ポート
とからなり、少なくとも前記第１の吸気ポートには主と
して燃焼室内の点火栓周囲に向けて燃料を噴射するよう
に燃料噴射弁を配置し、前記第２の吸気ポートにはアイ
ドル域、軽負荷域で新気の流入を実質上中断させる吸気
制御弁を設け、更に、少なくともアイドル域、軽負荷域
で排気ポートの背圧の圧力変動を抑える排気系と、ピス
トン下降速度の速い時期に排気弁を吸気弁より早く開き
排気ポートの排気を燃焼室内へ逆流させ、その際逆流す
る排気に略シリンダ軸回りのスワールを与える手段とを
含み、前記第１の吸気ポートの吸気弁より新気を該排気
スワール上にゆるやかに流入するようにした２サイクル
内燃機関が提供される。

〔作　用〕

本発明によれば、少なくともアイドル域、軽負荷域にお
いて、つぎのステップにより成層化が達成される。即ち
、ピストンの下降行程で、まず排気弁の開弁直後弱い排
気ブローダウンが発生し、瞬間的に排気ポート圧は高く
なるが、排気ポートの圧力変動は抑えられ、直ぐにシリ
ンダ内圧は大気圧となる。この時、ピストンの下降速度
が大きいためシリンダ内の圧力は負圧となり、排気ポー
トの高温の排気がシリンダ内へ逆流する。その際排気ス
ワール形成手段により、略シリンダ軸回りの排気スワー
ルが形成される。ついで、シリンダ内圧が下がり吸気弁
開弁後、第１の吸気ポートの圧力はスロットル弁で調圧
され吸気弁で絞られておりまた第２の吸気ポートは吸気
制御弁で閉しられているので、排気ポートからの排気の
逆流はまだ進行している。さらにピストン下降速度が下
がって吸気弁リフトが増大すると、スロットル弁で調圧
されかつ過給手段で過給された新気が第１の吸気ポート
より排気スワール上に乗るようにゆっくりと流入し、且
つ燃料噴射弁より点火栓の周囲に向けて燃料が噴射され
る。よって、ヘッド側の新気（混合気）とピストン側の
排気の成層が得られる。ついで、下死点に達し新気の流
入が終了した後も略シリンダ軸回りの排気スワールによ
り成層が維持され、断熱圧縮行程に移る。なお、第２の
吸気ポートからシリンダヘッド壁に沿った新気の下方流
がなく、しかも排気脈動を抑えることにより、排気系へ
の排気の再流出や新気の流出又は新気の逆流が行われず
、よって略シリンダ軸回りの排気スワールは乱されるこ
とがない。

また、高負荷域では、次のようにして、横断掃気を達成
する。燃焼室の内圧が高くピストンの下降速度の速い時
期に排気弁が開弁するので、排気弁の開弁直後多量の排
気が排気ポートより流出し強い排気ブローダウンとなる
。相当量の排気が流出した頃、まだピストン下降速度の
速い時期に吸気弁が開弁し、新気が流入する。主として
第２の吸気ポートからシリンダ壁に沿って下方へ流入す
る新気により横断掃気が行なわれる。

〔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図は本発明の実施例にかかわる６気筒２サイクル内
燃機関の概略図、第２図はその主要部を示す概略図、第
３図は同２サイクル内燃機関の断面図である。これらの
図において、１は内Ｐ、機関本体、ｌＯは吸気系、３０
は排気系である。内燃機関本体１において、２は燃焼室
（シリンダ）、３はピストン、４は点火栓、５はマスク
、６はシリンダヘッド、７はシリンダブロックである。

吸気系１０において、１１はエアクリーナ、１２はエア
フローメータ、１３はスロットル弁、１４は機械式過給
機（スーパーチャージャ）、１５はインタークーラ、１
６は吸気制御弁、１７ａ、１７ｂはサージタンク、１８
ａ、１８ｂはリード弁、１９、Ｉは第１の燃料噴射弁、
１９ｂは第２の燃料噴射弁、２０ａは第１の吸気ポート
、２０ｂは第２の吸気ポート、２１ａは第１の吸気弁、
２１ｂは第２の吸気弁である。また、排気系３０におい
て、３１ａ、３１ｂは排気弁、３２ａ、３２ｂは排気ポ
ート、３３は排気マニホルド、３４は排気制御弁、３５
は触媒、３６はマフラーである。

吸入空気はエアクリーナ１１から流入し、スロットル弁
１３で空気量を調整される。エアクリーナ１１とスロッ
トル弁１３との間にはエアフローメータ１２が設けられ
、吸入空気量を計測する。

スロットル弁Ｉ３の下流には機械式過給機（スーパーチ
ャージャ）１４が設けられ吸入空気を過給するとともに
、過給により温度上昇した吸入空気をその下流に設けた
インタークーラ１５により冷却し、吸入空気の体積効率
を向上する。機械駆動式過給機１４は、例えばルーツ式
ポンプ過給機であって、ハウジング内でポンプ作用をす
ることにより吸入空気を過給するものである。このため
、図示しないが、過給機４はプーリやベルト等を介して
機関のクランクシャフトに連結され、機関の回転数に対
応した回転数で回転される。ルーツポンプに代えてベー
ンポンプから成る過給機等であってもよい。

インタークーラ１５の下流において吸気系１０は軽負荷
用吸気通路１０ａと高負荷用吸気通路１０ｂの２つに分
けられ、高負荷用吸気通路１０ｂには吸気制御弁１６が
設けられる。この吸気制御弁１６は通常のバタフライ弁
からなり、機関のアイドル域、軽負荷域では閉しられ、
高負荷域（中負荷域も含む、以下同じ）では開かれる。

各吸気通路１０ａ、１０ｂはそれぞれサージタンク１７
ａ、１７ｂに接続され、サージタンク１７ａ、１７ｂの
下流はそれぞれ分岐管で各気筒に分岐され、シリンダヘ
ッド６に形成された第１及び第２の吸気ポート２０ａ、
２０ｂを介して燃焼室２に接続される。これらの吸気ポ
ート２０ａ、２０ｂはシリンダへラド６側から直接燃焼
室２に開口している。

各気筒の第１及び第２の吸気ポー）２０　ａ、２０　ｂ
には第１及び第２の燃料噴射弁１９ａ、１９ｂがそれぞ
れ設けられ、これらの燃料噴射弁１９ａ、１９ｂの上流
には必要に応じてリード弁等の逆止弁１８ａ、１８ｂを
それぞれ設けてもよい。第１の燃料噴射弁１９ａは第４
図Ｂに示すように主として燃料を燃焼室２内の点火栓４
の周囲に向けて噴射するように第１の吸気ポート２Ｏａ
内に配置され、また機関の全運転域で燃料を噴射するも
のである。第２の燃料噴射弁、即ち高負荷用燃料噴射弁
１９ｂは第５図Ｂに示すように主として燃料を燃焼室２
内の中央部に向けて噴射するように第２の吸気ポート２
０ｂ内に配置され、また吸気制御弁１６の開いている高
負荷域でのみ燃料を噴射するもので、第１の燃料噴射弁
１９ａより噴射量を多くとれるようにより大きな噴口を
有する。噴射された燃料と混合された吸気空気は吸気ポ
ート２ｏａ、２０ｂからポペット型吸気弁２１ａ。

２１ｂを介して燃焼室２内へ流入する。これらの吸気弁
２０ａ、２０ｂは後述のようなタイミングでクランク角
に同期してそれぞれ開閉される。

第１及び第２の吸気ボー）２０ａ、２０ｂから燃焼室２
内へ流入する混合気はそれぞれ第４図Ａ及び第５図Ａに
示すように流れるようにされる。

即ち、第１の吸気ポート２０ａからは第４図Ａに示すよ
うに実質上吸気弁２１ａの傘部の全周から流入するよう
にされ、第２の吸気ポート２０ｂからは第５図Ａに示す
ように吸気弁２１ｂの傘部の周囲の一部の領域、即ち燃
焼室シリンダ２の壁部に近い領域から直接下方へシリン
ダ壁に沿って流れるようにされる。このため、例えば、
第２の吸気ポート２０ｂの内壁の、吸気弁２１ｂに近接
した領域であってシリンダ２の中央に近い側に第３図及
び第５図Ａの破線で示すようなマスク壁２２が形成され
ている。従って、吸気ポート２０ｂを流れる多量で高速
の混合気（新気）はマスク壁２２の傾斜部分に沿ってシ
リンダ壁側に案内され、そのまま燃焼室２に流入して直
接下方へシリンダ壁に沿って素早く流れる。

吸気ボー１−２０ａ、２０ｂと対向する位置でシリンダ
へラド６側から直接燃焼室２に開口している２つの排気
ポート３２ａ、３２ｂもシリンダヘッド６に形成されて
いる。これらの排気ポート３２ａ、３２ｂも後述のよう
なタイミングでクランク角に同期して作動されるポペッ
ト型排気弁３１ａ、３１ｂによりそれぞれ開閉される。

２つの排気ポート３２ａ、３２ｂは排気弁３１ａ、３１
ｂ下流の近い位置で合流し、排気マニホルド３３に接続
される。排気マニホルド３３は各気筒の枝管の集合部に
おいて、第１〜第３気筒の枝管集合部３３ａと第４〜第
６気筒の枝管集合部３３ｂとを分離又は流通できるよう
に排気制御弁３４を設けている。また２つに分離された
枝管集合部３３ａ、３３ｂは、下流で１本に集合された
二叉枝管３７を通じて排気管３８に連結される。ここで
、図示の６気筒２サイクル内燃機関で、行程順序がクラ
ンク角６０度毎に第１、第６、第２、第４、第３、第５
気筒の順で繰り返されるものとすると、第１〜第３気筒
のグループ及び第４〜第６気筒のグループの各グループ
内では気筒行程が１２０度毎に繰り返されることとなる
。排気管−３８の下流には触媒３５及びマフラー３６が
設けられる。排気制御弁３４は単に排気圧力を制御する
ためのもので、閉じている時のシール性をあまり要求さ
れないので、通常のバタフライ弁で充分である。もっと
も、ポペット弁のような閉鎖時のシール性の高いものを
用いてもよいことは勿論である。この排気制御弁３４は
機関のアイドル域、軽負荷域で開くように制御され高負
荷域では閉じるように制御される。

各気筒の燃焼室２はシリンダヘッド６、ピストン３及び
シリンダブロック７間に形成され、シリンダヘッド６側
上部中央に点火栓４が配置される。

シリンダヘッド６の排気弁３１ａ、３１ｂ周囲にはマス
ク５が形成されており、これらのマスク５は排気が排気
ポート３２ａ、３２ｂからポペット型排気弁３１ａ、３
１ｂの全周囲を経て燃焼室２内へ逆流する際に排気にス
ワールを与え、特にアイドル域、軽負荷域で燃焼室２内
にシリンダ（燃焼室２）の軸をほぼ中心とする適度なス
ワールを形成するような形状を有する。このようなマス
ク５に代えて、或いはマスク５とともにスワール形成手
段として排気ポー）３２ａ、３２ｂの一方又は両方を第
２図の３２ｂで示すような偏心ポートとしてもよい。こ
のように排気ポートをシリンダの軸心より偏心させるこ
とにより、排気が排気ポートから燃焼室２内へ接線方向
に逆流する際に排気に適度なスワールを与えるようにす
ることができる。

各気筒の吸気弁２１ａ、２１ｂ及び排気弁３１ａ、３１
ｂは、図示しないが、クランクシャフトと同じ回転速度
で回転するカム軸に取付られた適切なカムにより作動さ
れ、第６図に示すような所定のタイミングでそれぞれ開
閉される。部ち、下死点（ＢＤＣ）を基準として約−１
２５度の時点で先ず排気弁３１ａ、３１ｂが開き、次い
で約−９０度の時点で吸気弁２１ａ、２１ｂが開く。ま
た、下死点（ＢＤＣ）を基準として約＋４０度の時点で
排気弁３１ａ、３１ｂが閉じ、次いで約＋６０度の時点
で吸気弁２１ａ、２１ｂが閉じる。なお、燃料噴射弁１
９ａ、１９ｂは下死点（Ｂ　Ｄ　Ｃ）を基準として約＋
４５度から一４０度までの間で燃料を噴射する。

図示のように６気筒２サイクル内燃機関で、行程順序が
前述のようにクランク角６０度毎に第１、第６、第２、
第４、第３、第５気筒の順で繰り返されるものとすると
、各気筒の排気弁３１ａ、３１ｂの開閉状態は第７図に
示すようになる。即ち、第７図において、第１気筒のク
ランク角に対し実線で示した部分が各気筒の排気弁３１
ａ、３１ｂが開いている期間である。一方、排気制御弁
３４は前述のように少なくとも機関のアイドル域、軽負
荷域で開くように制御される。従って、アイドル域、軽
負荷域ではすべての気筒の排気マニホルド３３の枝管が
相互に連通した状態となる。

これを第１気筒についてみると、第７図において、排気
弁３１ａ、３１ｂの開き始めの領域にでは第３気筒め排
気弁がまだ開いており、中間の領域して第６気筒の排気
弁が開き始め、終わりの領域Ｍで第２気筒の排気弁が開
き始める。特に他の気筒グループ（第６気筒）からの排
気圧力の影響を受けることにより、排気ポートは実質上
、常時正圧となっていて、各気筒の排気パルス過給効果
が生じない。他の気筒についても同様で、各気筒の排気
圧力が互いに干渉し、後述のように背圧を制御する。他
方、排気制御弁３４は機関の高負荷運転域で閉じている
ので、第７図における中間領域りでは、第６気筒の排気
弁が開くことによる背圧の影響を実質上受けないことと
なり、このため第１気筒の排気ポートは第２気筒の排気
圧力（Ｍ）の干渉を受は排気パルス返しによる過給効果
を生ずる。なお、低回転時、排気ブローダウン直後に発
生する脈動を抑えるため、排気ポート近傍に排気弁を付
けたり、共鳴室を連結する方法を組合せてもよい。

次に本発明にかかわる２サイクル内燃機関の作用につい
て説明する。

まず、機関のアイドル域、軽負荷域において、吸気制御
弁１６は閉じ、一方排気制御弁３４は開いている。ピス
トン３の下降行程で、第６図の上死点（ＴＤＣ）よりク
ランク角−１２５度の位置に達するの時点で、排気弁３
１ａ、３１ｂが開き始める。従って、第６図の（Ａ）の
時点ごろは、燃焼後の排気が、第８図Ａに示しているよ
うに、開き始めたばかりの排気弁３１ａ、３１ｂから流
出（弱いブローダウンＰ）する。アイドル域、軽負荷域
ではシリンダ内での燃焼圧力は低（、排気の量が少ない
のでこのブローダウン（Ｐ）は短時間で終了する。即ち
、排気ポート３２ａ、３２ｂの部位では、最初の弱い排
気ブローダウン（Ｐ）のために排気圧力は瞬間的に２〜
３　ｋｇ　／　ｃｄ程度になるが、直ぐに１．０５　ｋ
ｇ／ｃｊ程度に下がり安定化する。この傾向はエンジン
回転数が高まるにつれ一層安定する。ついで、第６図の
クランク角−９０度程度の（Ｂ）の時点では、ピストン
３の下降速度が相当大きく、シリンダ内圧は負圧となり
、しかも第７図の領域りで示したように他の気筒グルー
プ（第６気筒）の排気圧力の影響を受ける。

よって、排気ポート３２ａ、３２ｂにブローダウンした
高温の排気が燃焼室２内へ逆流（Ｑ）する。

その際、排気スワール形成手段、即ち偏心ポート３２ｂ
とマスク５により、略シリンダ軸を中心とするスワール
（Ｒ）が形成される。この時のスワールはゆっ（りとし
た旋回として、シリンダ内の排気の熱免散を防止する。

ついで、吸気弁２１ａ、２１ｂの開弁後、吸気ポート２
０ａの圧力はスロットル弁１３で調圧され、吸気弁２１
ａのリフト量が少なく、絞られているので、新気の流入
はなく、排気ポー）３２ａ、３２ｂからの排気逆流が進
む。さらにピストンが下がり下降速度がゆるやかになっ
た頃吸気弁リフトが増大し、第６図の（Ｃ）及び第８図
Ｃで示した状態となり、スロットル弁１３で絞られかつ
過給機１４で低圧に過給された新気（混合気）が吸気ポ
ート２０ａより吸気弁２１ａを介して燃焼室２に流入す
る。この際、前述のように、吸気ポート２０ａからは第
４図に示すように実質上吸気弁２１ａの傘部の全周から
流入するようにされ、しかもこの運転域ではピストン３
の下降速度が小さいので、シリンダ内圧低下は少なく、
よって新気の流速が低くなり、新気は排気スワール上に
ゆっくり流入し燃焼室２の上部のシリンダヘッド６側の
点火栓４に近い部位に集まる。よって、シリンダヘッド
側（上層部）の新気（Ｓ）とピストン３　（下層部）側
の排気（Ｒ）の成層化が得られる。排気（Ｒ）は略シリ
ンダ軸まわりにスワールしているので、ピストン３が下
死点に達し第６図の　（Ｄ）及び第８図りで示した状態
となっても、新気（Ｓ）と排気（Ｒ）と間の成層状態が
維持される。吸気弁２１ａが閉じて新気の流入が実質上
終了した第６図の（Ｅ）及び第８図Ｅで示した状態でも
新気（Ｓ）と排気（Ｒ）と間の成層状態が維持され、圧
縮行程の終了時点までこの成層状態が維持されるので、
シリンダヘッド６側にある新気はピストン３例の高温の
排気により活性化され、アイドル域では圧縮行程末期に
点火栓４により容易に着火し火炎伝搬が進み確実な燃焼
が得られると共に、暖機後の軽負荷域ではシリンダ内の
排気の温度は高くなり新気の活性化が進んで圧縮行程時
に断熱圧縮される結果、点火栓４によらず自己着火燃焼
が可能となる。尚、Ｄ及びＥの状態では、第７図の領域
Ｌ・及びＭで示したように他の気筒からの排気圧力（背
圧）を影響を受けており、アイドル域、軽負荷域では実
質上排気ポート３２ａ、３２ｂの背圧が常時正圧となっ
ている。従って、排気パルスによる過給効果を停止して
いるので、排気系への新気の流出（いわゆる新気の吹き
抜け）や新気の逆流人が行われず、スワール（Ｒ）が乱
されることはない。このため、確実な成層燃焼が実現さ
れる。

以上のように、機関のアイドル域、軽負荷域では、排気
制御弁３４を開くことによって排気パルスの過給効果を
防止し、排気ブローダウンによる排気スワールを生じさ
せるとともに、吸気制御弁１６を閉じることにより、新
気を第１の吸気ポー）２０ａより燃焼室２のシリンダヘ
ッド６側に導き、新気と排気スワールとの成層化を実現
し、アイドル、冷間時には点火栓４により確実な着火燃
焼を行い、暖機後の軽負荷時のように、排気の温度が高
い場合には、新気の自己着火燃焼を実現させるものであ
る。

次に、機関の高負荷域において、吸気制御弁１６は開き
、一方、排気制御弁３４は閉じる。ピストン３の下降行
程で、第６図の（ａ）の時点で、第９図Ａに示している
ように、排気弁３１ａ、３１ｂが開き始める。燃焼後の
排気は開き始めたばかりの排気弁３１ａ、３１ｂから急
激に流出（ブローダウンＰ）する。高負荷域では排気量
が多いので強い排気ブローダウンとなり、ブローダウン
（Ｐ）の持続時間も長い。ブローダウンはクランク角−
９０度でほぼ終了する。よって、大量の排気ガスの排出
が終了される。第６図の（ｂ）に達したときは第９図Ｂ
に示すように、クランク角−８０度程度の時点で、吸気
弁２１ａ、２１ｂが実質上開弁じ、新気（Ｔ）の流入が
開始される。

従って、過給された新気（混合気）が吸気ポート２０ａ
、２０ｂより吸気弁２１ａ、２１ｂを介して燃焼室２に
流入を開始する。尚、高負荷域では、前述のように吸気
制御弁１６が開いているので、新気は両吸気ポート２０
ａ、２０ｂから流入するが、吸気ポート２０ｂからは多
量の新気が第５図で示したように燃焼室２内を直接下方
へシリンダ壁に沿って素早く流される。これにより、第
９図Ｂで示すように排気（Ｕ）と新気（Ｔ）との間でい
わゆる横断掃気が開始されることとなる。つぎに、第６
図の（ｂ）　、（Ｃ）及び第９図Ｂ、Ｃ（クランク角−
８０度〜−５０度程度の時点）では、強い排気ブローダ
ウンによる排気パルスの効果で排気ポート３２ａ、３２
ｂの圧力が一時的に負圧となり、シリンダ内への新気の
流入を助け、新気の一部（Ｖ）が排気ポート３２ａ、３
２ｂ及び排気マ冊ホルト３３に一旦貯えられる。つぎに
、第６図の（ｄ）及び第９図りの時点では、第７図のＭ
の領域で示したような排気弁の開き始めた他の気筒（第
２気筒）からの強い排気ブローダウンによる強い正圧力
を受け、排気ポートは３２ａ、　　。

３２ｂ及び排気マニホルド３３に貯められていた一次新
気を燃焼室２へ逆流（Ｗ）させるように押込む。この新
気は燃焼室２へ逆流する際、偏心排気ポート３２ｂ及び
マスク５により燃焼室２の上部のシリンダヘッド６側に
強い新気スワール（Ｘ）を形成する。吸気弁２１ａ、２
１ｂが閉じた第６図の（ｅ）及び第９図Ｅの状態ではも
はや新気の吹き返しは生じない。

以上のように、機関の高負荷域では、吸気制御弁１６を
開くことにより、多量の新気を燃焼室２のシリンダ璧に
沿って迅速に燃焼室２の下方に導き、横断掃気を実現す
るとともに、排気制御弁３４を閉じることによって排気
の正負圧パルスを生じさせ、気筒間の排気パルス過給効
果により新気の流入を助け、−担吹き抜けた新気を排気
ポート及び排気マニホルド内へ一時貯めて新気を加熱し
再度シリンダ内へ逆流させることによりシリンダ内に適
量の新気を供給できると共に強い新気スワールにより新
気の乱れが強まり火炎伝播を改善できるのである。

上述の実施例では、第１図に示すように、各気筒の第１
及び第２の吸気ポート２０ａ、２０ｂにそれぞれ燃料噴
射弁１９ａ、１９ｂを設けた場合について説明したが、
高負荷用の燃料噴射弁１９ｂを省略し、すべての運転域
を通じ燃料噴射弁１９ａのみで燃料を噴射するようにす
ることもできる。

また、短時間で大量の燃料を噴射することのできる、す
べての気筒にわたって共通な１つの高負荷用の燃料噴射
弁１９ｂをサージタンク１７ｂの上流に設け、この燃料
噴射弁１９ｂの下流に１つの吸気制御弁１６を設けるこ
ともできる。また、高負荷用の燃料噴射弁１９ｂを図示
のように各気筒の第２の吸気ポート２０ｂに１つずつ設
け、その下流に吸気制御弁１６を各気筒ごとに設けて、
燃焼室２内の燃料（混合気）が吸気ポートに吹き返され
るのを防止するようにすることもできる。

尚、上述の実施例では、６気筒２サイクル内燃機関の場
合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば
、３気筒又は１〜２気筒の２サイクル内燃機関において
も適用することができる。

３気筒の場合、アイドル域、軽負荷域で背圧を実質的正
圧とする手段として、第１０図に示すように各気筒の排
気管４１をそれぞれ独立して設けると共にこれらの排気
管４１を相互に連通させるバイパス弁４２を設ける。ア
イドル域、軽負荷域でバイパス弁４２を閉じることによ
り各排気管４１の等価管長が長くなり、しかも実質上地
の気筒の排気パルスの影響を受けなくなり、背圧はこの
域では常時実質的正圧となる。高負荷域でバイパス弁４
２を開いた場合は、各排気管４１は第７図に示したよう
な行程順序が１２０度ごとの他の気筒の背圧のブローダ
ウンＭの影響で前述のような排気パルス過給効果がある
。また、１気筒の場合、第１１図に示すように排気管４
３に排気制御弁４５を設けると共にこの排気制御弁４５
をバイパスする通路４４を設ける。アイドル域、軽負荷
域で排気制御弁４５を閉じることにより排気管４３の等
価管長が長くなり、背圧はこの域では常時実質的正圧と
なる。高負荷域では排気制御弁４５を開き、排気管４３
の等価管長を短くする。４６は大気開放部、４７はボリ
ュームを示す。尚、１〜２気筒の２サイクル内燃機関で
は、前述のような気筒間の排気パルス過給効果を得るこ
とはできない。

また、シリンダヘッドの壁に形成したマスク５及び偏心
ポート３２ｂにより排気逆流時に排気に略シリンダ軸ま
わりに排気スワールを与える場合、マスク５の形状を変
更し、第１２図に示すようにシリンダ中心軸から吸気弁
よりに傾斜した軸線Ｙを中心としたスワールを形成する
ようにしてもよい。要は、このようにして形成された排
気スワールと上層の新気との間を掻き混ぜることなく、
成層状態を維持すればよいのである。従って、「略シリ
ンダ軸まわり」という限定は広い意味に解すべきである
。

また、略シリンダ軸まわりに排気スワールを形成する手
段として、第１３図に示すように、再排気ポート３２ａ
、３２ｂが共に偏心ポートとなるように、再排気ポート
３２ａ、３２ｂを気筒シリンダの並んでいる方向に対し
直角な方向に並べて配列してもよい。この場合、両吸気
ポート２０ａ、２０ｂも気筒シリンダの並んでいる方向
に対し直角な方向に並べて配列されることとなる。更に
また、シリンダヘッド６の壁部に形成するマスクとして
は、第１４図及び第１５図に示しているように、吸気弁
２１ａと排気弁３１ａ間には吸気ポー）２０ａから燃焼
室２に流入する新気が排気ポート３２ａへ吹き抜けるの
を防止するような形状のマスク５ａを形成し、吸気弁２
１ｂと排気弁３１ｂ間には排気ポート３２ｂから燃焼室
２へ逆流する排気又は新気が吸気ポー）２０ｂへ流出す
るのを防止するような形状のマスク５ｂを形成するのが
望ましい。

また、上述の実施例では、第６図に示したように、排気
弁３１ａ、３１ｂを吸気弁２１　ａ、２１　ｂより早く
閉じる場合を記述しているが、第１６図に示すように、
吸気弁２１ａ、２１ｂの閉時期（＋４０度）を早くし、
排気弁３１ａ、３１ｂからの新気が逆流する際吸気弁２
１ａ、２１ｂを閉じておくことにより、新気の吸気ポー
ト２０ａ。

２０ｂへの吹き返しを防止でき、シリンダ内の新気の過
給効果を高め実圧縮比を高めることが可能である。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、大量の残留排気
ガスのあるアイドル域、軽負荷域でも、第１吸気ポート
からの新気をシリンダヘッド近傍に位置させ、しかも燃
料噴射弁からは少量であっても精度良く流量コントロー
ルされた燃料が点火栓の周囲に向けて噴射されるので、
着火が容易となる。従って、失火がない。また、排気は
ピストン側に位置し、新気がピストン頂面に触れないた
め、ピストン頂面クエンチが発生しない。また、排気ス
ワールによりピストン頂面を断熱することにより排気の
熱逸散を防止でき、排気により新気の温度を高めること
ができる。成層状態を維持する排気と新気との境界で、
新気が排気熱により活性化し、排気ガスが高い場合には
、圧縮行程末期に自己着火燃焼を行うことも可能である
。また、高負荷域では、横断掃気により、充分な新気量
を確保することができ、高負荷性能を確保することがで
きる。また、簡単なバルブ開閉機構でアイドル域、軽負
荷域での新気の流入特性と、高負荷域での横断掃気とを
切換ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかわる６気筒２サイクル内
燃機関の概略図、第２図はその主要部を示す概略図、第
３図は同２サイクル内燃機関の断面図、第４図Ａ、Ｂは
第１吸気ポートからの新気の流れ及び燃料噴射の状態を
示す図、第５図Ａ。Ｂは第２吸気ポートからの新気の流れ及び燃料噴射の状
態を示す図、第６図は排気弁及び吸気弁の開閉タイミン
グ並びに燃料噴射弁の噴射タイミングを示した図、第７
図は気筒相互間の排気弁の開弁タイミングを示した図、
第８図はアイドル又は軽負荷域における排気及び新気の
状態を説明するための図、第９図は高負荷域における排
気及び新気の状態を説明するための図、第１０図は３気
筒の場合の排気制御機構を示した図、第１１図は１気筒
の場合の排気制御機構を示した図、第１２図は排気スワ
ールの中心軸を傾斜させた場合を示した図、第１３図は
再排気ポートを偏心ポートとした実施例を示した図、第
１４図は第２図のＸＮ−ＸＩＶ拡大断面図、第１５図は
第２図のｘｖ−ｘｖ拡大断面図、第１６図は排気弁及び
吸気弁の開閉タイミングの他の実施例を示した図である
。ｌ・・・２サイクル内燃機関本体２・・・燃焼室５．５ａ、５ｂ　−・・マスク１４・・過給機１６・・吸気制御弁１９ａ、１９ｂ・・・燃料噴射弁２０ａ、２０ｂ・・・吸気ポート２１ａ、２１ｂ・・・吸気弁２２・・・マスク３１ａ、３１ｂ・・・排気弁３２ａ、３２ｂ−・・排気ポート３４・・排気制御弁

Claims

【特許請求の範囲】

１、過給手段を有する新気供給系と、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
弁とを有する２サイクル内燃機関において、前記吸気ポ
ートは、新気を実質的に全方向にわたり燃焼室に流入さ
せる第１の吸気ポートと、新気を実質的にシリンダ壁に
沿った下方へ流入させる第２の吸気ポートとからなり、
少なくとも前記第１の吸気ポートには主として燃焼室内
の点火栓周囲に向けて燃料を噴射するように燃料噴射弁
を配置し、前記第２の吸気ポートにはアイドル域、軽負
荷域で新気の流入を実質上中断させる吸気制御弁を設け
、更に、少なくともアイドル域、軽負荷域で排気ポート
の背圧の圧力変動を抑える排気系と、ピストン下降速度
の速い時期に排気弁を吸気弁より早く開き排気ポートの
排気を燃焼室内へ逆流させ、その際逆流する排気に略シ
リンダ軸回りのスワールを与える手段とを含み、前記第
１の吸気ポートの吸気弁より新気を該排気スワール上に
ゆるやかに流入するようにした２サイクル内燃機関。