KR100238639B1

KR100238639B1 - 2사이클 내연기관

Info

Publication number: KR100238639B1
Application number: KR1019970022520A
Authority: KR
Inventors: 요이치 이시바시; 겐지 니시다; 신이치 이소무라; 마사히로 아사이; 히데키 노리타케; 마사미 다쿠보
Original assignee: 가와모토 노부히코; 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1997-05-31
Publication date: 2000-01-15
Also published as: CN1096546C; CA2206653C; KR19980024036A; ATE197338T1; AU725587B2; AU2371797A; US6230672B1; EP0831214A1; EP0831214B1; TW358849B; CN1177054A; CA2206653A1

Abstract

본 발명은 블로 바이(blow-by)를 저지하여 연비 및 배기정화성능이 높고 또 연료분사량의 응답성이 양호한 2사이클 내연기관을 제공하는 것으로, 크랭크실(9)과 연소실(6)을 연통하는 소기통로(30)(31)중에 챔버(29)가 배설되고, 상기 챔버(29)의 출입구에 밀폐가능한 제어밸브(26)(33)가 각가 배설되고, 상기 챔버내에 연료를 공급하는 연료공급장치(37)가 배설된 2사이클 내연기관에 있어서, 상기 챔버(29)는 다수의 병렬소기통로중 하나의 소기통로(18)에 연통되고, 챔버(29) 입구에 배설된 크랭크실쪽 제어밸브(26)보다 소기 하류측의 챔버(29) 출구에 배설된 연소실측 제어밸브(33)가 상기 챔버(29)에 연통하는 배기통로(18) 최하부에 배설된 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

2사이클 내연기관

본 발명은 연소실내 혼합기의 블로 바이(blow-by)를 저지하여 연비 및 배기정화성능을 높인 2사이클 내연기관에 관한 것이다.

종래의 2사이클 내연기관에서는 기화기 등에 의해 공급된 연료가 흡입공기와 혼합되고, 이 혼합기가 크랭크실내에 흡입된 후, 소기개구를 통해 연소실에 공급되고, 배기개구의 개방시기가 소기개구의 개방시기보다 빠르게(배기개구의 개구 상부 가장자리가 소기개구의 개구 상부 가장자리보다 높다) 설정되어 있기 때문에, 연소실내에 공급된 혼합기가 배기통로에 배출되는 소위 블로 바이가 발생하기 쉬었다.

이 블로 바이는 배기챔버의 배기맥동효과에 의해 억제되지만, 전 운전영역에 걸쳐서는 억제가 곤란하며, 그 결과 연비와 배기정화성능에 영향이 미쳤다.

이것을 해결하는 것으로 일본국 특개평3-100318호 공보 및 동 특개평5-302521호 공보의 2사이클 내연기관이 있었다.

일본국 특개평3-100318호 공보에 기재된 2사이클 내연기관에서는 크랭크실에 역지(逆止)밸브를 통해 고압실이 접속되고, 상기 고압실과 연소실은 공기통로에 의해 접속되며, 상기 공기통로의 하단에는 전자밸브가 끼워지고, 상기 공기통로의 상단에는 연소실을 향해 연료를 분사할 수 있는 연료분사밸브가 배설되어 있다.

또, 일본국 특개평5-302521호 공보에 기재한 2사이클 내연기관에 있어서는 크랭크케이스와 실린더블록에 인접하여 챔버가 배설되고, 크랭크실과 챔버 사이에 흡기제어밸브가 끼워짐과 동시에, 상기 챔버와 실런더의 연소실 사이에 소기제어밸브가 끼워지고, 상기 챔버안쪽으로 연료를 분사하는 연료분사밸브가 배설되어 있다.

일본국 특개평3-100318호 공보의 2사이클 내연기관에 있어서는, 연료분사밸브로부터 분사된 연료중 공기통로에 부착된 연료는 중력에 의해 낙하되어 상기 공기통로 바닥부의 역지밸브를 통해 크랭크실내로 진입하고, 상기 크랭크실내로부터 다른 소기개구를 통해 연소실내에 미립화되지 않은채 유입되기 때문에, 블로 바이가 충분히 저지되지 않을 뿐만 아니라, 안정한 연소를 일으키기 어렵고, 또 연소실내로 연료공급량이 적당하게 저어되지 않고, 응답성이 좋지 않다는 단점이 있다.

또, 일본국 특개평5-302521호 공보의 2사이클 내연기관에서는, 크랭크실내의 흡입공기가 모두 흡기제어밸브를 통해 챔버내에 도입되고, 연료분사밸브로부터 상기 챔버내에 분사된 연료와 함께 혼합되어 소기제어밸브를 통해 연소실내에 모두 유입되고, 크랭크실내로부터 공기만이 소기개구를 통해 연소실내에는 유입할 수 있게 되어 있지 않으므로, 블로 바이는 피할 수 없으며, 또 소기제어밸브의 상류입구가 챔버 하부에는 개구되어는 있지만, 최하부가 아니기 때문에 챔버내에 분사된 연료가 챔버 바닥부에 남아 버리므로, 연소실내에의 연료공급량이 연료분사량과 정확하게 대응할 수 없어서 역시 응답성이 좋지 않다는 결점이 있다.

제1도는 본원발명의 제1실시형태의 종단측면도

제2도는 제1도의 II-II선을 따라 재단한 종단면도

제3도는 제1도의 III-III선을 따라 재단한 종단면도

제4도는 제1도의 요부확대 종단측면도

제5도는 제4도의 V-V선을 따라 재단한 횡단평면도

제6도는 제1도의 VI-VI선을 따라 재단한 횡단평면도

제7도는 제1도의 VII-VII에서 본 도면으로서, 점이 붙여진 부분은 크랭크케이스와의 당접면인 것을 보여주는 도면

제8도는 제1도의 VIII-VIII에서 본 도면제9도는 실린더블록의 종단정면도

제10도는 제9도의 X-X선을 따라 재단한 횡단평면도

제11도는 제1도의 XI-XI에서 본 도면

제12도는 상사점(TDC) 전 45°의 상태를 도시한 도면

제13도는 상사점(TDC) 후 45°의 상태를 도시한 도면

제14도는 하사점(BDC) 상태를 도시한 도면

제15도는 상사점(TDC) 전 90°의 상태를 도시한 도면

제16도는 본 실시형태의 운전사이클을 도시한 설명도

제17도는 본원발명의 제2실시형태의 종단측면도

제18도는 제17도의 XVIII-XVIII선을 따라 재단한 횡단평면도

제19도는 제17도의 요부확대도

제20도는 제17도의 실시형태의 크랭크축과 회전밸브 사이의 동력의 전달기구를 도시한 개략종단측면도

제21도는 제17도의 실시형태중 회전밸브의 부분종단면도

제22도는 XXII-XXII선을 따라 재단한 종단측면도

제23도는 제21도의 XXIII-XXIII선을 따라 재단한 종단측면도

제24도는 제17도의 실시형태중 운전사이클을 도시한 설명도

제25도는 본원발명의 제3실시형태중 실린더블록의 평면도

제26도는 제25도의 XXVI-XXVI선을 따라 재단한 종단측면도로서, 덮개를 장착한 상태를 도시한 도면,

제27도는 제26도의 XXVII-XXVII선을 따라 재단한 횡단평면도로서, 뚜껑을 제거한 상태를 도시한 도면

제28도는 제26도의 XXVIII-XXVIII선을 따라 재단한 종단측면도

제29도는 제25도의 실시형태중 회전밸브의 부분종단면도

제30도는 제25도의 실시형태중 압축·에어챔버충전·흡기시의 상태를 도시한 도면

제31도는 동 팽창시의 상태를 도시한 도면

제32도는 동 연료분사·배기·소기시의 상태를 도시한 도면

제33도는 동 배기·혼합기공급·흡기시의 상태를 도시한 도면

제34도는 제25도의 실시형태중 운전사이클을 도시한 설명도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 불꽃점화식 2사이클 내연기관 2 : 크랭크케이스

3 : 실린더블록 4 : 실린더헤드

5 : 실린더구멍 6 : 피스톤

7 : 연접봉 8 : 크랭크축

9 : 크랭크실 10 : 흡기통로

11 : 스로틀밸브 12 : 리드밸브

13 : 연소실 14,15 : 흡기 공급용 소기통로

16,17 : 소기(掃氣)개구 18 : 농(濃)혼합기 공급용 소기통로

19 : 소기개구 20 : 밸브수납구멍

21 : 배기통로 22 : 배기개구

23 :점화전 24 : 공기통로

25 : 공기도입홈 26 : 리드밸브

27 : 격벽 28 : 덮개

29 : 챔버 30 : 공기통로

31 : 혼합실 32 : 연통구멍

33 : 회전밸브 34 : 밸브실

35 : 연료도입통로 36 : 연료분사밸브 장착구멍

37 : 연료분사밸브 38 : 연료분사밸브 장착구멍

39 : 연료분사밸브 40 : 배기제어밸브

41 : 오목부 42 : 배기통로부재

43 : 간격 44 : 배기관 장착부재

45 : 회전축 46 : 분할면

47 : 주축 48 : 카운터축

49 : 클러치 50 : 변속기어군

51 : 구동기어 52 : 종동기어

53 : 체인스포로킷 54 : 밸런스 웨이트

55 : 밸런서기어 56 : 종동기어

57,58 : 구동기어 59 : 오일펌프

60 : 구동축 61 : 종동기어

62 : 중간기어 63,64 : 오일공급로

65 : 물펌프 66 : 회전축

67 : 종동기어 68 : 냉각수 통로

69 : 밸런서샤프트 70:공기통로

71 : 흡입개구 72 : 분출개구

73 : 농혼합기공급용 소기통로 74 : 분출개구

75 : 흡입개구 76 : 회전밸브

77 : 절결부 78 : 절결부

79 : 풀리 80 : 풀리

81 : 코그벨트 82 : 밸브수납구멍

83 : 연료분사밸브 84 : 연료분사밸브

86 : 연통로 87 : 개구

88 : 개구 89 : 회전밸브

90 : 접결부 91 : 밸브수납구멍

92 : 연료분사밸브 장착구멍

본원의 발명은 이와 같은 난점을 극복한 2사이클 내연기관의 개량에 관한 것으로, 그 청구항1에 기재된 발명은 연소실과, 연료분사장치가 구부된 챔버의 연통로에 상기 연통로를 개폐 가능하게 제어하는 제어밸브를 배설함과 동시에, 상기 연통로를 통해 상기 연소실에 연료를 공급하는 2사이클 내연기관에 있어서, 상기 챔버를 상기 연소실측방에 배설함과 동시에, 상기 제어밸브중 적어도 제어부를 상기 챔버와의 연접부위보다 하측에 위치시켜서 배설한 것을 특징으로 하는 2사이클 내연기관이다.

이하, 먼저 도1 내지 도16에 도시된 본원의 청구항1 내지 청구항4에 기재된 발명의 일실시형태(이하, 제1실시형태가 된다)에 대해 설명한다.

본 발명의 불꽃점화식 2사이클 내연기관(1)은 도시되지 않은 자동2륜차에 탑재된 것으로, 상기 불꽃점화식 2사이클 내연기관(1)에서는 크랭크케이스(2)의 상측에 실린더블록(3) 및 실린더헤드(4)가 차례로 포개어져서 서로 일체로 결합되어 있다.

또, 실린더블록(3)에 형성된 실린더구멍(5)에 피스톤(6)이 상하로 슬라이딩 가능하게 끼워지고, 상기 피스톤(6)과 크랭크축(8)은 연접봉(7)에 의해 서로 연결되어 있으며, 피스톤(6)의 승강에 따라 크랭크축(8)이 회전구동되도록 되어 있다.

또한, 차체후방에서 전방으로 지향하는 흡기통로(10)가 크랭크케이스(2)의 흡기통로(10)에 접속되고, 상기 흡기통로(10)에는 스로틀밸브(11)와 리드밸브(12)가 직렬로 끼워지고, 스로틀밸브(11)는 도시하지 않은 연결수단을 통해 스로틀글립(도시생략)에 연결되어 있으며, 스로틀글립을 일방향으로 비틀면 스로틀밸브(11)의 개도가 증대하도록 되어 있다.

또, 크랭크케이스(2) 및 실린더블록(3)에는 실린더구멍(5)의 상부와 크랭크실(9)을 연통하는 좌우 2개씩 전체적으로 4개의 공기공급용소기통로(14)(15)가 형성됨과 동시에, 차체후방주변에 위치하며 상기 공기공급용소기통로(14)(15)의 소기개구(16)(17)보다 소기개구(19)의 위치가 높은 농혼합기 공급용 소기통로(18)가 형성되고, 상기 농혼합기 공급용 소기통로(18)는 소기개구(19)보다 흡기통로(10)를 향해 하측으로 연장되어 크랭크축(8)과 평행한 크랭크케이스(2)의 밸브수납구멍(20)에 개구되고, 배기통로(21)의 실린더구멍(5)쪽 배기개구(22)는 소기개구(19)와 대항하는 위치에 배치되어 있다.

또, 실린더구멍(5) 상측의 대략 반구형상의 연소실(13)은 배기개구(22) 주변에 옵셋되고, 상기 연소실(13)에는 점화선(23)이 배설되어 있다.

또, 실린더블록(3)에는 흡기통로(10)의 바로 위에 위치한 개소에 공기통로(24)가 형성되고, 크랭크케이스(2)와 당접하는 실린더블록(3)의 하부면에는 실린더구멍(5)의 외주를 우회하여 흡기통로(10) 주변의 공기공급용 소기통로(14)와 공기통로(24)를 연통하는 공기도입홈(25)이 형성되고, 상기 공기통로(24)의 상측에 크랭크실쪽 제어밸브인 리드밸브(26)가 배설되고, 상기 리드밸브(26)를 둘러싸도록 실린더블록(3)의 연소실(13) 측방 위치에 격벽(27)이 형성되고, 상기 격벽(27)의 개구가장자리에는 착탈가능하게 덮개(28)가 장착되고, 상기 격벽(27) 및 덮개(28)에 의해 챔버(29)가 구성되어 있다.

또, 실린더블록(3)에는 공기통로(24)의 좌우양측에 상하방향으로 지향하는 공기통로(30)가 형성되고, 크랭크케이스(2)에는 상기 공기통로(30)의 하단과 좌우양단부에서 연통함과 동시에 중앙부에서 연통구멍(32)을 통해 연통하는 혼합실(31)이 형성되고, 상기 밸브수납구멍(20)에는 연소실쪽 제어밸브인 회전밸브(33)가 회전 가능하게 삽입되고, 상기 회전밸브(33)에는 그 길이방향 중앙부에서 둘레방향으로 개구된 밸브실(34)과 회전밸브(33)의 좌측단으로부터 밸브실(34)에 연통하는 연료도입통로(35)가 형성되고, 후술하는 바와 같이 크랭크축(8)과 같은 방향(도1, 도4에서 시계반대방향)으로 동일회전속도로 회전구동되도록 되어 있다.

또, 크랭크케이스(2)에는 차체 후방으로부터 혼합실(31)을 향해 연료분사밸브 장착구멍(36)이 형성되고, 상기 연료분사밸브 장착구멍(36)에 연료분사밸브(37)가 장착됨과 동시에, 크랭크케이스(2)의 좌측면으로부터 연료도입통로(35)를 향해 연료도입통로(35)와 연통하는 연료분사밸브 장착구멍(38)이 형성되고, 상기 연료분사밸브장착구멍(38)에는 연료분사밸브(39)가 장착되어 있다.

또, 도6에 도시된 바와 같이 배기통로(21)의 배기개구(22) 근처에 배기제어밸브(40)가 배설되고, 상기 배기제어밸브(40)는 실린더블록(3)에 형성된 종단면 원호형상의 오목부(41)와, 상기 오목부(41)와 대체로 동일한 종단면 형상으로 형성된 배기통로부재(42) 사이에 위치한 대체로 동일간격폭을 가진 간격(43)으로 삽입되고, 상기 배기통로부재(42)와 이것에 일체로 결합되는 배기관 장착부재(44)에 회전가능하게 회전지지된 회전축(45)에 상기 배기제어밸브(40)의 베이스부가 일체로 장착되고, 상기 회전축(45)은 도시하지 않은 배기제어 서보모터에 연결되어 있으며, 스로틀밸브(11)의 개도 및 불꽃점화식 2사이클 내연기관(1)의 회전수를 독립변수로 하는 배기개구율의 맵에 의거해서 CPU(도시생략)로부터 출력되는 제어신호에 의해 상기 배기제어 서보모터가 동작되고, 운전상황에 적합한 최적의 배기개구율이 되도록 배기제어밸브(40)가 요동되게 되어 있다.

또, 도3 및 도11에 도시된 바와 같이, 크랭크케이스(2)는 분할면(46)을 경계로 해서 좌측 크랭크케이스(21)와 우측 크랭크케이스(2r)에 좌우로 분할되고, 크랭크축(8)의 후방에 위치하며, 주축(47)과 카운터축(48)이 좌측 크랭크케이스(21)와 우측 크랭크케이스(2r)에 회전 가능하게 회전지지되고, 상기 주축(47)에는 클러치(49)가 배설됨과 동시에, 주축(47)과 카운터축(48)에 변속기어군(50)이 배설되고, 크랭크축(8)의 우측단의 구동기어(41)에는 클러치(49)의 종동기어(52)가 맞물리고, 상기 카운터축(48)의 좌측단에는 체인스프로킷(53)이 일체로 장착되고, 상기 체인 스프로킷(53)과 도시하지 않은 후차륜의 체인 스프로킷에 무단체인이 가도되어 있으며, 불꽃점화식 2사이클 내연기관(1)이 운전상태가 되거나 또 클럭치(49)가 접속상태로 설정되면 크랭크축(8)의 회전력이 구동기어(51), 종동기어(52), 클러치(49), 변속기어군(50) 및 카운터축(48)을 통해 챈스프로켓(53)에 전달되어 후차륜이 회전구동되도록 되어 있다.

또, 크랭크축(8)의 경사후방상측에 위치하고, 크랭크축(8)의 1차 관성력을 부정하는 밸런서 웨이츠(54)가 좌측 크랭크케이스(21)와 우측 크랭크케이스(2r)에 회전가능하게 회전지지되고, 상기 밸런서 웨이트(54)의 도면에 있어서 우측단에는 밸런서기어(55)가 일체로 장착됨과 동시에, 회전밸브(33)의 우측에는 종동기어(56)가 일체로 장착되고, 이들 크랭크축(8)의 구동기어(57)와 밸런서기어(55)와 종동기어(56)가 차례로 맞물려 있으며, 크랭크축(8)이 회전하면 밸런서 웨이트(54)는 크랭크축(8)과 반대방향으로, 회전밸브(33)는 크랭크축(8)과 같은 방향으로 각각 크랭크축(8)과 동일회전속도로 회전구동되도록 되어 있다.

또한, 회전밸브(33)의 우측단에는 구동기어(58)가 삽입되고, 상기 회전밸브(33)의 우측에 인접하여 플랜저형의 오일펌프(59)가 배설되고, 상기 오일펌프(59)의 구동축(60)과 일체의 종동기어(61)와 구동기어(58)에는 중간기어(62)가 맞물려 있으며, 크랭크축(8)이 회전하여 회전밸브(33)가 회전구동되면 오일펌프(59)가 구동되게 되어 있다.

또, 오일펌프(59)로부터의 오일은 오일공급로(63)(도2참조)를 통해 크랭크축(8)의 베어링부에 공급됨과 동시에, 오일공급로(64)(도10참조)를 통해 실린더구멍(5)과 피스톤(6)의 슬라이딩부에 공급되도록 되어 있다.

또, 도2에 도시된 바와 같이 크랭크축(8) 우측단의 구동기어(51)에는 물펌프(65)의 회전축(66)과 일체의 종동기어(67)가 맞물려 있으며, 불꽃점화식 2사이클 내연기간(1)이 운전상태가 되면 물펌프(65)가 회전구동되고, 불꽃점화식 2사이클 내연기관(1)내의 냉각수는 도시하지 않은 라디에이터에 보내어져서 냉각된 후, 불꽃점화식 2사이클 내연기관(1)의 냉각수통로(68)내에는 다시 돌아오게 되어 있다.

도시한 불꽃점화식 2사이클 내연기관(1)은 상기한 바와 같은 구성되어 있으므로, 도시되지 않은 스타터모터에 의해 크랭크축(8)이 도12 내지 도15에서 시계반대방향으로 회전구동되면 상사점(TDC) 전 75°의 시점에서 농혼합기 공급용소기통로(18)의 소기개구(19)가 피스톤(6)에 의해 폐색되고, 연소실(13)이 압축되며, 상사점 전 소정 타이밍에서 점화전(23)이 점화되고, 또 피스톤(6)의 상승에 의해 크랭크실(9)은 팽창을 계속하며 흡기가 속행된다(도12참조).

그리고, 상사점(TDC)에 도달한 이후 도13에 도시된 바와 같이 연소실(13)내의 혼합기가 연소하여 팽창됨과 동시에, 피스톤(6)의 하강에 의해 크랭크실(9)은 압축되어 크랭크실(9)내의 공기는 압축된다.

또, 상사점(TDC)으로부터 90°경과한 시점(배기제어밸브(40)의 상하위치에서 변동한다)에서 배기개구(22)가 개방되고, 연소가스가 배기통로(21)로부터 배출된다. 그리고, 거의 이 시점에서 크랭크실(9)내의 압축된 공기는 흡기통로(10) 주변의 공기공급용 소기통로(14)로부터 공기도입홈(25)을 통해 공기통로(24)내에 유입되고, 상기 공기통로(24)내에서 리드밸브(26)를 통해 챔버(29)에 도입된다.

또, 상사점(TDC)으로부터 약 122°경과한 시점에서 피스톤(6)의 하강에 의해 소기개구(16)(17)가 개구되고, 크랭크실(9)내의 공기(연료를 포함하지 않는다)가 공기공급용 소기통로(14)(15)를 통해 소기개구(16)(17)로부터 연소실(13)내에 유입되고, 연소실(13)내의 기연소가스가 배기개구(22)쪽으로 압출되어 공기만에 의한 소기가 행해지고, 그와 동시에 연료분사밸브(37), 연료분사밸브(39)로부터 혼합실(31)내에 연료가 분사되어 농혼합기가 생성된다(도14참조).

다음에, 하사점(BDC)으로부터 약 58°경과한 시점에서 소기개구(16)(17)가 피스톤(6)의 상승에 의해 폐색되고, 소기개구(16)(17)로부터의 공기의 유입에 의한 소기가 정지됨과 동시에, 거의 이 시점부터 회전밸브(33)의 밸브실(34)이 혼합실(31)과 농혼합기 공급용 소기통로(18)에 함께 개구되고, 혼합실(31)내의 농혼합기가 농혼합기 공급용 소기통로(18)내를 통과하고, 소기개구(19)로부터 연소실(13)내에 공급되어 잔류 기연소가스를 소기하고, 동시에 피스톤(6)의 상승으로 인한 크랭크실(9)의 팽창에 의해 흡기통로(10)로부터 리드밸브(12)를 통해 크랭크실(9)내에 공기가 흡입된다. 또한, 상기 잔류 기연소가스의 소기시 혼합기의 블로 바이는 거의 없다.

이와 같이, 도시한 불꽃점화식 2사이클 내연기관(1)에서는 소기 초기에 공기만에 의한 소기가 행해지므로, 혼합기가 그대로 연소실(13)내를 통과하여 배기통로(21)에 배출되는 블로 바이가 미연에 저지되어, 연비의 향상과 미연소가스에 의한 대기오염의 방지를 달성할 수 있다.

또, 크랭크실(9)내에는 공기만이 공급되기 때문에, 연료중의 혼입오일에 의한 크랭크축(8)의 베어링부분이나 실린더구멍(5), 피스톤(6) 사이의 슬라이딩 부분의 윤활이 수행되지 않아도 오일펌퍼(59)로부터 오일공급로(63)(64)를 통해 크랭크축(8)의 베어링부분과 실신더구멍(5), 피스톤(6) 사이의 슬라이딩부분에 오일이 공급되므로, 불꽃점화식 2사이클 내연기관(1)은 마찰손실이 적은 상태에서 운전을 할 수 있으며, 더욱이 연료중 혼합오일에 의한 백연(白煙)발생도 저지할 수 있다.

또, 상기 회전밸브(33)를 챔버(29)와의 연속부위인 연통로(32) 및 혼합실(31)로부터 하측에 위치시켜서 배설했으므로, 비록 연료분사밸브(37(39)로부터 혼합실(31)내에 공급된 연료가 혼합실(31)의 내벽에 부착되어 혼합실(31)의 바닥부나 밸브실(34)에 고이는 경우가 있다록 해도, 상기 회전밸브(33)의 간헐적인 개폐에 의한 빈번한 연료흐름에 의해 상기 체류연료를 대체로 전부 연소실(13)내에 확실하게 배출시킬 수 있으며, 연소실(13)내에 대한 연료공급량의 제어가 적정하고 응답성이 양호하게 행해지게 되므로, 안정된 연소상태를 얻을 수 있다.

또, 연료분사밸브(37)(39)가 2개 배설되어 있기 때문에, 대량의 연료를 분사할 수 있을 뿐만 아니라, 계량정밀도를 고수준으로 유지한 채 미묘한 유량조정을 용이하게 할 수 있다.

또, 연료분사밸브(37)를 회전밸브(33)의 반경방향에 배치함과 동시에 연료분사밸브(39)를 회전밸브(33)의 회전축선방향에 배치했기 때문에, 연료분사밸브(37)(39)를 서로 간섭시키지 않고 회전밸브(33) 근처에 배설할 수 있어서, 회전밸브(33)의 밸브실(34)내에 확실하게 연료를 분사할 수 있고, 또 연료분사밸브(37)로부터의 연료분사량을 억제하여 혼합실(31)내의 연료의 잔류를 저지할 수 있으며, 또 연료분사밸브(37)(39)로부터 분사되는 분사연료입자를 서로 충돌시켜서 상기 분사연료입자의 미립화를 더욱더 도모할 수 있다.

또, 연료분사밸브(39)를 회전밸브(33)의 회전축선상에 배치했기 때문에, 회전밸브(33)의 밸브실(34)의 개구위치에 관계없이 밸브실(34)내에 연료를 분사할 수 있으며, 또, 연료분사밸브(39)로부터 분사된 연료를 회전밸브(33)의 밸브실(34)을 통과하는 반경방향의 기류와 교차시켜서 흡기와 충분히 혼합시킬 수 있는 결과, 연료의 무화(霧化)를 촉진시킬 수 있다.

또, 회전밸브(33)내의 밸브실(34)은 혼합실(31)내에 대해 먼저 통과된 상태에서 농혼합기 공급용 소기통로(18)에 연통하기 때문에, 회전밸브(33) 부근에 액상으로 된 연료가 잔류된다고 해도 이들 연료가 회전밸브(33)의 밸브실(34)쪽에 부착되어 다음 개구시기의 초기부터 기류에 의해 무화되는 것이 가능해진다.

다음에, 도17 내지 도24에 도시된 본원에 청구항5에 기재된 발명의 일실시형태(이하, 제2실시형태라 한다)에 대해 설명한다.

본 실시형태에 있어서는 상기 제1실시형태에 있어서의 공기통로(24)가 폐지되고, 챔버(29)에는 연소실(13)로부터 한쌍의 공기통로(70)를 통해 압축공정에서 고압으로 압축된 공기가 받아들여진다. 그리고, 챔버(29)에서 상기 제1실시형태에서와 같은 연료분사밸브(83)(84)로부터 분사된 연료와 혼합되어 농혼합기가 되고, 소기공정의 종료시 농혼합기 공급용 소기통로(73)를 통해 연소실(13)에 공급된다(도24참조).

또, 여기서 연소실(13)로부터 챔버(29)에 대한 고압공기의 충전은 도24에 도시된 바와 같이 배기공정 종료후 압축공정의 개시와 동시에 개시되며, 농혼합기의 연소실(13)에 대한 공급의 정지후에 정지된다. 그밖의 작동은 상기 제1실시형태에서와 같으므로 설명을 생략한다.

다음에, 본 실시형태에 있어서 상기와 같은 연소실(13)로부터 챔버(29)에의 고압축공기의 충전과 정지, 농혼합기의 챔버(29)로부터 연소실(13)에의 공급과 정지의 타이밍을 실현하는 수단에 대해 설명한다.

상기 한쌍의 공기통로(70) 및 농혼합기 공급용 소기통로(73)에는 그들의 통로를 개폐할 수 있는 공통의 제어밸브가 끼워져 있으며, 상기 제어밸브는 본 실시형태에서도 회전밸브(76)로서 구성되어 있다.

상기 회전밸브(76)는 밸브수납구멍(82)에 수납되어 있으며, 상기 한쌍의 공기통로(70) 및 농혼합기 공급용 소기통로(73)가 상기 밸브수납구멍(81)에 개구하도록 되어 있다.

그리고, 상기 회전밸브(76)의 외주에는 도21 내지 도23에 도시된 바와 같이, 상기 한쌍의 공기통로(70) 및 농혼합기 공급용 소기통로(73)에 대응하는 위치에 이것들의 통로를 연통시키기 위한 둘레방향 소정 길이의 절결부(77), 단면이 대략 반달형상인 절결부(78)가 형성되어 있으며, 이들 절결부에 의해 도24에 도시된 상기와 같은 연소실(13)로부터 챔버(29)에의 고압축공기의 충전과 정지, 농혼합기의 챔버(29)로부터 연소실(13)에의 공급과 정지의 타이밍을 도모할 수 있게 되었다.

또한, 상기 회전밸브(76)의 밸브축단에는 풀리(79)가 일체로 장착되어 있으며, 상기 풀리(79)는 도20에 도시된 바와 같이 밸런서샤프트(69)에 일체로 장착된 풀리(80)와의 사이에 코그벨트(81)가 걸쳐져서, 불꽃점화식 2사이클 내연기관(1)이 운전상태가 되면 크랭크축(8)이 회전하고, 상기 크랭크축(8)에 일체로 장착된 구동기어(57)가 밸런서기어(55)와 맞물리며, 이에 따라 상기 밸런서샤프트(69)에 일체로 장착된 밸런서웨이트(54)는 크랭크축(8)과 반대방향으로, 회전밸브(76)도 크랭크축(8)과 반대방향으로, 각각 크랭크축(8)과 동일회전속도로 회전구동되도록 되어 있다.

또, 상기 회전밸브(76)의 연료제어부인 절결부(77)는 도19에 보다 잘 도시되어 있는 바와 같이, 그것이 상기 농혼합기 공급용 소기통로(73)를 지나서 상기 농혼합기의 흐름을 제어하고 있을 때, 그 위치는 대체로 상기 농혼합기 공급용소기통로(73)의 챔버(29)와의 연접부위인 혼합기 흡입개구(75)로부터 하측이 되도록 되어 있다. 또한, 74는 상기 농혼합기 공급용 소기통로(73)의 연소실(13)과의 연통부위인 혼합기 분출개구, 71은 상기 공기통로(70)의 연소실(13)과의 연통부위인 고압축공기의 흡입개구, 72는 상기 공기통로(70)의 챔버(29)와의 연접부위인 고압축공기의 분출개구이다.

본 실시형태에 있어서는 상기와 같이 챔버(29)에의 공기의 충전은 압축공정하에 있는 연소실(13)로부터 한쌍의 공기통로(70)를 통해 행해지므로, 그 충전에 연소실(13)내의 대체로 일정한 고압을 이용할 수 있으며, 상기 제1실시형태에 있어서의 크랭크실(9)내의 압력을 이용하는 충전에 비해 엔진회전수의 상승에 따른 스로틀밸브의 완전개방으로 인한 압력 저하의 영향이 없기 때문에, 보다 확실하고 안정한 높은 챔버압력을 얻을 수 있다.

또, 상기 챔버(29)에의 공기 충전에 의해 얻어지는 혼합기는 진한 혼합기로서, 이것이 공기공급용 소기통로(14)(15)를 통과한 연료를 포함하지 않은 공기에 의해 충분히 소기된 연소실(13)내에 유입되므로, 상기 연소실(13)내에서 적정한 농도의 혼합기가 되어 양호한 연소를 얻을 수 있으므로, 고수준의 연비와 높은 배기정화성능을 달성할 수 있다.

또, 농혼합기를 만들기 위한 고압축공기를 연소실(13)로부터 얻도록 했으므로, 챔버(29)와 연소실(13)을 연통하는 연통로에 배설된 회전밸브(76)를 연소실(13) 근방의 실린더벽에 배설하는 것이 가능해지고, 그 결과 회전밸브(76)와 혼합기 분사개구(74) 사이의 연통로 길이를 짧게 할 수 있어서, 그만큼 연료를 연통로를 통과시켜서 이동시키는데 필요로 했던 공기의 양을 저감할 수 있다.

아울러, 연료가 상기 연통로를 이동하는데 요하는 시간이 단축되고, 상기 시간의 팩터가 회전밸브(76)의 개방시기 설정에 미치는 영향이 적어져서 회전밸브(76)의 개방시기 설정이 용이해짐과 동시에, 설정된 회전밸브(76)의 개방시기가 넓은 회전수 범위에 걸쳐서 쉽게 적합해진다.

또, 상기 회전밸브(76)의 절결부(77)가 상기 농혼합기 공급용 소기통로(73)를 연통·차단하여 상기 농혼합기의 흐름을 실제로 제어하는 부위(회전밸브(76)의 제어부)가 혼합기 흡입개구(75)보다 하측이 되도록 되어 있으므로, 비록 연료분사밸브(83)(84)로부터 분사된 연료가 상기 챔버(29)의 내벽에 부착되어 상기 챔버(29)의 바닥부나 상기 챔버(29)에 연통하는 상기 농혼합기 공급용소기통로(73)의 최하부나 회전밸브(76)에 고이는 경우가 있다고 해도, 상기 회전밸브(76)의 간헐적인 개폐로 인한 세찬 혼합 기류에 의해 상기 체류연료를 대체로 전부 연소실(13)내에 확실하게 배출시킬 수 있으며, 그 결과 연소실(13)내에의 연료공급량의 제어가 적정하고, 응답성이 양호하게 행해져서 안정한 연소상태를 얻을 수 있다.

또, 다음에 도25 내지 도34에 도시된 본원의 청구항6에 기재된 발명의 일실시형태에 대해 설명한다.

본 실시형태에 있어서는 상기 제2실시형태에서의 한쌍의 공기통로(70)와 농혼합기 공급용 소기통로(73)가 공통의 연통로(86)가 되고, 회전밸브(89)의 절결부(90)도 도29에 도시된 바와 같이 그것에 대응하여 하나로 되고 있다.

따라서, 연소실(13)로부터 챔버(29)에의 고압축공기의 충전도, 농혼합기의 챔버(29)로부터 연소실(13)에의 공급도, 모두 공통의 연통로(86)를 통해 상기 연통로(86)가 상기 회전밸브(89)의 절결부(90)에 의해 연통상태로 되어 있는 동안에 행해진다. 그리고, 그들 유체를 각각의 방에 충전, 공급하는 동력은 양쪽 방의 압력밸런스이다.

여기서, 도34에 도시된 바와 같이 고압축공기의 연소실(13)로부터 챔버(29)에의 충전 정지 타이밍과, 농혼합기의 챔버(29)로부터 연소실(13)에의 공급개시와 그 정지 타이밍은 상기 제2실시형태에서의 경우와 같다.

이에 대해, 연소실(13)로부터 챔버(29)에의 고압축공기의 충전 개시 타이밍은, 상기 연통로(86)가 회전밸브(89)의 둘레방향 소정 길이의 절결부(90)의 작용에 의해 농혼합기의 챔버(29)로부터 연소실(13)에의 공급 개시부터 고압축공기의 연소실(13)로부터 챔버(29)에의 충전 정지에 이르기까지의 사이, 연속적으로 연통상태에 놓이는 관계상, 연소실(13)과 챔버(29)의 압력밸런스가 같아져서 농혼합기의 챔버(29)로부터 연소실(13)에의 공급이 정지하는 때이며, 이 점이 상기 제2실시형태에서의 경우와 다르다.

또, 상기 연통로(86)의 연소실(13)과의 연통부위인 개구(87)는 충분한 양의 고압축공기의 챔버(29)에의 취입을 용이하게 하기 위해 그 종방향 길이가 커지고, 단면적이 통로 도중의 그것보다 상당히 커져서, 연소실(13)쪽으로 크게 확대된 형상으로 되어 있다(도26 및 도28 참조).

또, 상기 연통로(86)는 본 실시형태에 있어서는 회전밸브(89)의 제어부를 끼우고, 연소실(13)측의 연통로(86a)와, 챔버(29)측의 경사면 상측을 향하는 연통로(86b)와, 상기 연통로(86b)에 대해 직각으로 구부러져서 경사면 상측을 향하는 연통로(86c)의 3개의 부분으로 구성되어 있으며, 상기 연통로(86c)의 단부가 개구(88)를 통해 챔버(29)와 연접되어 있다.

그리고, 2개의 연료분사밸브(도시생략)로부터 분사된 연료는 좌우 양 날개의 상기 연통로(86b)를 지나서, 챔버(29)내의 고압축공기를 연통로(86c)를 통해 흡인하면서 농혼합기가 되고, 회전밸브(89)의 제어부를 통해 연소실(13)에 분사된다.

따라서, 상기 회전밸브(89)의 제어부는 개구(88)에 대해서는 물론, 연통로(86c)의 연통로(86b)에 대한 상기 직각절곡부(챔버(29)로부터의 흡인공기와 분사연료가 충돌하는 부위)에 대해서도 하측에 위치하고 있으므로, 비록 연료가 연통로(86b)내 또는 회전밸브(89)의 제어부내에 고이는 경우가 있다고 해도, 이것들의 체류연료는 상기 회전밸브(89)의 간헐적인 개폐로 인한 빈번한 혼합기류에 의해 상기 체류연료를 대체로 전부 연소실(13)내에 확실하게 배출시킬 수 있으며, 그 결과 연소실(13)내에 대한 연료공급량의 제어가 적정하고 응답성 양호하게 행해지므로, 안정한 연소상태를 얻을 수 있다.

도30 내지 도33에는 압축·에어챔버충전·흡기시, 팽창시, 연료분사·배기·소기시, 배기·혼합기공급·흡기시의 각 시점에 있어서 기관의 상태가 표시되어 있으나, 상세한 설명을 생략한다.

또, 88은 연통로(86)의 챔버(29)와의 연접부위인 개구, 91은 회전밸브(89)의 수납구멍, 92는 연료분사밸브의 장착구멍이다.

본 실시형태는 상기와 같이 구성되어 있으므로, 고압축 공기통로와 농혼합기 공급용 소기통로의 구성 및 제어밸브의 구성이 간단해져서 제조가 용이해진다.

청구항1에 기재된 발명은 상기와 같이 연통로를 통해 연소실에 연료를 공급하므로, 소기공정에 있어서 연료를 포함하지 않은 공기를 소기통로를 통과시켜서 연소실내에 도입하고, 연소실내의 기연소가스를 배기개구보다 확실하게 배출할 수 있으며, 그 결과 연소실내 혼합기의 블로 바이를 저지할 수 있고, 또 저부가시에는 공기소기에 의한 소기효율을 개선할 수 있다.

또, 제어밸브중 적어도 제어부를 챔버와의 연접부위보다 하측에 위치시켜서 배설했으므로, 비록 연료공급장치로부터 챔버내에 공급된 연료가 챔버의 바닥부나 상기 챔버에 연통하는 연통로, 제어밸브 등의 하부에 고이는 경우가 있다고 해도 상기 제어밸브의 간헐적인 개폐로 인한 빈번한 연료흐름에 의해 상기 체류연료를 대체로 전부 연소실내에 확실히 배출시킬 수 있는데, 그 결과 연소실내에의 연료공급량의 제어가 적정하고, 응답성이 양호하게 행해지게 되므로, 안정한 연소상태를 얻을 수 있다.

또, 상기와 같이 챔버를 연소실 측방에 배설했으므로, 기관 전체를 측면에서 보아 대체로 사각형의 응축된 형태로 통합할 수 있으며, 이것을 연소실 상부에 배설한 경우에 비해 기관전체의 종방향길이를 짧게 할 수 있다. 그 결과, 상기 기관을 각종 차량에 탑재할 경우, 그 레이아웃의 자유도가 증가하고, 특히 상기 기관을 자동2륜차에 탑재할 경우, 차높이나 최저지상높이가 높아지거나 하는 단점이 생기지 않는다.

다음에, 청구항2 기재와 같이 청구항1 기재의 발명을 구성함으로써 연소실에 공급된 연료는 잔류 기연소가스를 소기하면서도 블로 바이가 저지되므로, 상기 연료를 확실하게 연소실에 보내줄 수 있다.

또, 청구항3 기재와 같이 청구항1 또는 청구항2 기재의 발명을 구성함으로써 기관의 크랭크축 회전과 동기시켜서 행하는 제어밸브의 개폐제어가 용이해진다.

또, 청구항4 기재와 같이 청구항1 내지 청구항3 기재의 발명을 구성함으로써, 연소실과 챔버의 연통로를 통해 연소실에 공급되는 연료와 혼합되는 비교적 소량의 공기를 챔버내에 확실하게 받아 들일 수 있음과 동시에, 상기 연통로를 통해 혼합기를 연소실에 보내는데 충분한 압력을 얻을 수 있다.

그리고, 상기 혼합기는 진한 혼합기가 되고, 이것이 다른 소기통로를 통과한 연료를 포함하지 않은 공기에 의해 충분히 소기된 연소실내에 유입되므로, 상기 연소실내에서 적당한 농도의 혼합기가 되고, 양호한 연소를 얻을 수 있어서 고수준의 연비와 높은 배기정화성능을 달성할 수 있다.

아울러서, 소기 초기에는 챔버의 출입구 밸브(간막이밸브와 제어밸브)를 닫고, 다른 소기통로로부터 연료를 포함하지 않는 공기를 연소실내에 도입하고, 상기 연소실내의 기연가스를 배기개구보다 확실하게 배출할 수 있으며, 그 결과 소기종료시(소기개구폐색시), 상기 연통로를 통해 연소실내에 도입되는 혼합기의 블로 바이를 저지할 수 있다.

또, 청구항5 기재와 같이 청구항1 내지 청구항3 기재의 발명을 구성함으로써 챔버에 대한 공기의 충전은 연소실내의 고압을 이용할 수 있으므로, 크랭크실내의 압력에 의한 충전에 비해 보다 확실하고, 또 안정한 높은 챔버압력을 얻을 수 있다.

또 상기 챔버에 대한 공기의 충전에 의해 얻어지는 혼합기는 진한 혼합기가 되며, 이것이 다른 소기통로를 통과한 연료를 포함하지 않은 공기에 의해 충분히 소기된 연소실내에 유입되므로, 상기 연소실내에서 적당한 농도의 혼합기가 되고, 양호한 연소를 얻을 수 있으므로, 고수준의 연비와 높은 배기정화성능을 달성할 수 있다.

또, 상기 농혼합기를 만들기 위한 고압축공기를 연소실내로부터 얻도록 했으므로, 챔버와 연소실을 연통하는 연통로에 배설된 제어밸브를 연소실 근방의 실린더벽에 배설하는 것이 가능해지고, 그 결과 제어밸브와 혼합기 분사개구 사이의 연통로 길이를 짧게 할 수 있으므로, 그 만큼 연료를 연통로를 통과시켜서 이동시키는데 필요로 했던 반송기체(공기)의 양을 저감할 수 있다.

아울러, 상기 제어밸브의 개방시기는 연료가 연통로를 이동하는데 필요한 시간을 고려해서 설정하여야 하며, 이 때문에 높은 회전수일수록 빠른 개방시기의 설정이 필요해지는 바, 상기와 같이 제어밸브와 혼합기 분사개구 사이의 연통로 길이를 짧게 할 수 있으므로, 연료가 상기 연통로를 이동하는데 요하는 시간이 단축되고, 상기 시간의 팩터가 제어밸브의 개방시기의 설정에 미치는 영향이 적어지는데, 그 결과 제어밸브의 개방시기의 설정이 용이해져서 설정된 제어밸브의 개방시기가 넓은 회전수 범위에 걸쳐서 쉽게 적합해진다.

또한, 청구항6 기재와 같이 청구항5 기재의 발명을 구성함으로써 연통로의 구성이 간단해지고, 제조가 용이해진다.

Claims

연소실과, 연료분사장치에 연결된 챔버의 연통로에, 상기 연통로를 개폐 가능하게 제어하는 제어밸브를 배설함과 동시에, 상기 연통로를 통해 상기 연소실에 연료를 공급하는 2사이클 내연기관에 있어서, 상기 챔버를 상기 연소실측방에 병설함과 동시에, 상기 제어밸브중 적어도 제어부를 상기 챔버와의 연접부위보다 하측에 위치시켜서 배설한 것을 특징으로 하는 2사이클 내연기관.
제1항에 있어서, 상기 제어밸브는 기관의 하사점 이후의 소기개구 폐색시 근방에서 상기 연통로를 연통시킴과 동시에, 배기개구폐색시 이후의 압축공정도중에 상기 연통로를 폐색시키는 것을 특징으로 하는 2사이클 내연기관.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어밸브는 기관의 크랭크축 회전에 연동해서 회전하는 회전밸브인 것을 특징으로 하는 2사이클 내연기관.
제1항 내지 제3항의 어느 한항에 있어서, 상기 챔버는 기관의 크랭크실에 연통하고 있으며, 또 상기 연통부에는 기관의 배기공정시에만 상기 챔버와 크랭크실을 연통시키는 간막이밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 2사이클 내연기관.
제1항 내지 제3항의 어느 한항에 있어서, 상기 연통로는 상기 연소실로부터 상기 챔버에 고압축 공기가 흐르는 제1연통로와, 상기 챔버로부터 상기 연소실에 혼합기가 흐르는 제2연통로로 이루어지며, 상기 제1연통로에 배설된 제1제어밸브는 배기개구폐색시 근방에서 상기 제1연통로를 연통시키고, 또 압축공정 도중에 상기 제1연통로를 폐색시킴과 동시에, 상기 제2연통로에 배설된 제2제어밸브는 소기개구폐색시에 상기 제2연통로를 연통시키고, 또 압축공정 도중에 상기 제1연통로가 폐색되기 전에 상기 제2연통로를 폐색시키는 것을 특징으로 하는 2사이클 내연기관.
제5항에 있어서, 상기 제1연통로와 상기 제2연통로는 공통의 연통로로 이루어진 것을 특징으로 하는 2사이클 내연기관.