JPH0264221A - 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する。

〔従来の技術〕

給気弁および排気弁を具備し、給気弁の全開弁期間に亘
って排気弁側の給気弁周縁部と弁座間の開口を閉鎖する
マスク壁をシリンダヘッド内壁面上に形成した２サイク
ル内燃機関、）＜本出願人により既に提案されている（
特願昭６３−１０２６５９号参照）。

この２サイクル内燃機関では給気弁に対してマスク壁を
設けることによ゛って給気ポートから供給される新気が
排気ボート内に吹き抜けることがなく、大部分の新気は
マスク壁と反対側の給気弁開口から燃焼室内に流入して
燃焼室内をループ状に流れ、斯くして良好な掃気作用を
確保することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでバルブスプリングにより閉弁方向に付勢された
給気弁および排気弁をカムシャフトにより駆動するよう
にした内燃機関では機関回転数が高（なるにつれて給排
気弁がカムから離れやすくなり、これを防止するために
はバルブスプリングのばね荷重を大きく設定する必要が
ある。即ち、機関の最高回転数が高くなるほどバルブス
プリングのばね荷重を大きくしなければならない。また
、給排気弁の重量が増大するほどバルブスプリングのば
ね荷重を大きくしなければならない。しかしながらバル
ブスプリングの耐久性からみてバルブスプリングのばね
荷重には限度があり、従って給排気弁の重量が増大する
ほど機関の最高回転数、即ち許容回転数を低く設定せざ
るを得なくなる。

この場合、給気弁と排気弁の重量が異なると重量が重い
方の弁によってｊ許容回転数が決まってくる。

シリンダヘッド内壁面上における給気弁および排気弁に
対する取付はスペースには限度があり、従って一方の弁
の弁径を大きくすれば他方の弁の弁径を小さくせざるを
得ない。この場合、重量の重い弁径の大きな、弁によっ
て許容回転数が決まってくるから許容回転数を最大とす
るには給気弁と排気弁の弁径、即ち重量を実質的に同一
とすることが必要となる。しかしながら上述の２サイク
ル内燃機関では給気弁の弁径が排気弁の弁径よりも大き
く、即ち給気弁の重量が排気弁の重量よりも重く、・斯
くして機関の許容回転数が低くなるために機関回転数を
高くできないという問題がある。

また、２サイクル内燃機関において残留既燃ガスの量を
減少させるためには排気弁が開弁じたときに強力なブロ
ーダウンを生じさせることが必要であり、強力なブロー
ダウンを生じさせるためには排気弁の弁径を大きくしな
ければならない。しかしながら上述の２サイクル内燃機
関では排気弁の弁径が給気弁の弁径よりも小さいために
強力なブローダウンを生じさせるのは困難であり、従っ
て良好な掃気作用が得られないという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によれば給気弁およ
び排気弁を具備した２サイクル内燃機関において、給気
弁の全開弁期間に亘って排気弁側の給気弁周縁部と弁座
間の開口を閉鎖するマスク手段を設け、給気弁および排
気弁の寸法および形状を実質的に同一としている。

〔作　用〕

給気弁および排気弁の寸法および形状を実質的に同一と
することによって給気弁および排気弁の重量が実質的に
等しくなり、斯くして機関の許容回転数が高くなる。ま
た、給気弁および排気弁の寸法および形状を実質的に同
一とすることにより排気弁の弁径を大きくすることがで
き、斯くして強力なブローダウンが得られる。

〔実施例〕

第１図および第２図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はシリンダブロックｌ内で往復動するピストン、
３はシリンダブロックｌ上に固定されたシリンダヘッド
、４はシリンダへソド３の内壁面３ａとピストン２の頂
面間に形成された燃焼室を夫々示す。シリンダヘッド内
壁面３ａ−ヒには一対の凹溝５．ａ、５ｂが、形成され
、凹溝５ａは全体的にみて凹溝５ｂよりも深く形成され
ている。

凹溝５ａの底壁面をなすシリンダヘッド内壁面部分３ｂ
上には一対の給気弁６が配置され、凹溝５ｂの底壁面を
なすシリンダヘッド内壁面部分３ｃ上には一対の排気弁
７が配置される。これら給気弁６および排気弁７は図示
しないカムによって駆動される。シリンダヘッド内壁面
部分３ｂの傾斜角とシリンダヘッド内壁面部分３Ｃの傾
斜角は等しく、従って給気弁６の弁軸の傾斜角と排気弁
７の弁軸の傾斜角も等しくなっている。また、各給気弁
６および各排気弁７の寸法および形状は実質的に等しく
、従って各給気弁６および各排気弁７の重量および弁径
は実質的に等しくなっている。また、第２図かられかる
ように各給気弁６および各排気弁７はシリンダ軸線に関
し互いに９０度の角度間隔を隔てて点対称に配置されて
いる。

シリンダヘッド内壁面部分３ｂとシリンダヘッド内壁面
部分３Ｃは凹溝５ａの周壁８を介して互いに接続されて
いる。この凹溝周壁８は給気弁６の周縁部に極めて近接
配置されかつ給気弁６の周縁部に沿って円弧状に延びる
一対のマスク壁８ａと、給気弁６間に位置する新気ガイ
ド壁８ｂとにより構成される。更に、シリンダヘッド内
壁面３ａ上には給気弁６の周縁部からシリンダヘッド内
壁面３ａの周縁部まで延びる一対の新気ガイド壁８Ｃが
形成され、これら新気ガイド壁８Ｃはシリンダヘッド内
壁面部分３ｂからシリンダヘッド底壁面部分３ｄまで延
びている。各マスク壁８ａは対応する新気ガイド壁８Ｃ
に接続される。各マスク壁８ａは第１図においてＩｉ線
で示す最大リフト位置にある給気弁６の最大外径部より
も下方まで燃焼室４に向けて延びており、従って排気弁
７側に位置する給気弁６周縁部と弁座９間の開口は給気
弁６の開弁期間全体に亙ってマスク壁８ａにより閉鎖さ
れることになる。また、各新気ガイド壁１３ｂ、８ｃは
ほぼ同一平面内に位置しており、更にこれらの新気ガイ
ド壁８ｂ、８ｃは両給気弁６の中心を結ぶ線に対してほ
ぼ平行に延びている。

点火栓ｌＯはシリンダヘッド内壁面３ａの中心に位置す
るようにシリンダヘッド内壁内部分３Ｃ上に配置されて
いる。一方、排気弁７に対しては排気弁７と弁座１１間
の開口を覆うマスク壁が設けられておらず、従って、排
気弁７が開弁すると排気弁７と弁座１１間に形成される
開口はその全体が燃焼室４内に開口することになる。

シリンダヘッド３内には給気弁６に対して給気ボート１
２が形成され、排気弁７に対して排気ポート１３が形成
される。各給気ボート１２は例えば機関によって駆動さ
れる機械式過給機（図示せず）を介してエアクリーナ（
図示せず）に連結されている。各給気ボー）１２内又は
燃焼室４内には燃料噴射弁（図示せず）が配置され、こ
の燃料噴射弁から給気ボート１２内又は燃焼室４内に燃
料が噴射される。

第３図は給気弁６および排気弁７の開弁期間の一例を示
している。第３図に示す例においては給気弁６よりも排
気弁７が先に開弁し、給気弁６よりも排気弁７が先に閉
弁する。また、給気弁６の弁リフト曲線は排気弁７の弁
リフト曲線と実質的に等しく、従って給気弁６と排気弁
７の最大リフト量は実質的に等しい。

第４図は給気弁６および排気弁７の弁リフトおよび排気
ポート１３内の圧力変化Ｐ＋　　、ＰｚＱ＋　　、Ｑｔ
を示している。これらの圧力変化Ｐ１゜ＰＫ　　、Ｑ＋
　　、Ｑｚについては後述する。

次に第５図および第６図を参照して掃気作用および成層
化作用について説明する。第５図は低負荷運転時を示し
ており、第６図は高負荷運転時を示している。また、第
５図（Ａ）および第６図（Ａ）は給気弁６が開弁した直
後を示しており、第５図（Ｉ３）および第６図（Ｂ）は
ピストン２がほぼ不死点にあるときを示している。

まず初めに第５図を参照して機関低負荷運転時について
説明する。

ピストン２が下降して排気弁７が開弁すると燃焼室４内
の高圧既燃ガスが排気ポート１３内に急激に即ち、ブロ
ーダウンを生じ、その結果第４図においてＰ、で示すよ
うに排気ポート１３内の圧力は一時的に正圧となる。こ
の正圧Ｐ、は排気通路内を下流に向けて伝播し、各気筒
の排気通路の集合部において反射し、今後は負圧となっ
て再び排気ポート１３内に伝播してくる。従って給気弁
６が開弁すると第４図においてＰ２で示されるように排
気ポート１３内には負圧が発生する。ごの負圧の発生す
る時期は排気通路の長さに依存している。Ｉａ関低負荷
運転時は燃焼圧が低く、従って排気ポート１３内に発生
する正圧ＰＩ、負圧Ｐ２は比較的小さい。

給気ボート１２内に燃料噴射するようにした場合には給
気弁６が開弁すると給気ボート１２から燃焼室４内に燃
料を含んだ新気が流入するが給気弁６の開口に対してマ
スク壁８ａが設けられているために新気および燃料は主
にマスク壁８ａと反対側の給気弁６の開口部から燃焼室
４内に流入する。一方、給気弁６が開弁すると第４図に
おいてＰ２で示されるように排気ポート１３内には負圧
が発生するので燃焼室４の上方部の既燃ガスがこの負圧
によって排気ポート１３内に吸い出される、この既燃ガ
スの移動によって新気および燃料は第５図（Ａ）におい
て矢印Ｒ１で示すように排気弁７に向けて引っばられ、
斯くして燃料が点火栓１０（第２図）の周りに導びかれ
る。次いで第５図（Ｂ）に示すようにピストン２が下降
すると燃料を含んだ新気はＲｉで示されるように、給気
弁６下方のシリンダ内壁面に沿って下方に向かう。

しかしながら機関低負荷運転時は燃焼室４内に流入する
新気量が少なくしかも流入速度が遅いために新気はピス
トン２の頂面まで達せず、燃焼室４の上方部に滞留して
いる。従ってピストン２が上昇すると燃焼室４の上方部
には混合気が集まり、燃焼室４の下方部には残留既燃ガ
スが集まるために燃焼室４内は成層化されることになる
。斯くして混合気が点火栓１０によって確実に着火せし
められることになる。

一方、機関高負荷運転時には燃焼圧が高くなるために第
４図において０１で示されるように排気ポート１３内に
発生する正圧が高くなり、またこの正圧Ｑ１の反射波で
ある負圧Ｑ：も大きくなる。

また、負圧Ｑ、のピークは負圧Ｐ、のピークよりも若干
遅れて発生する。

機関高負荷運転時には燃焼室４内に流入する新気の量が
多く、しかも流入速度が速くなる。従って給気弁６が開
弁すると多量の新気が高速度で燃焼室４内に流入する０
次いで排気ポート１３内に発生する負圧Ｑ、によって燃
焼室４の上方部の既燃ガスが排気ポート１３内に吸い出
されると第６図（Ａ）において矢印Ｓ＋、Ｓｔで示され
るように新気は燃焼室４の中心部の方に向きを変える。

次いで更にピストン２が下降すると第６図（Ｂ）におい
て５２で示されるように新気は給気弁６下方のシリンダ
内壁面に沿って下方に向かい、ピストン２の頂面に達す
る。従って燃焼室４内の既燃ガスは第６図（Ｂ）におい
て矢印Ｔで示すように新気により徐々に追いやられて排
気ポー１−１３内に排出され、斯くして燃焼室４内では
ループ掃気が行なわれることになる。

また、第１図および第２図に示す実施例では各新気ガイ
ド壁９ｂ、ｇｃが設けられているために各給気ポート１
２から供給された新気の一部は第６図（Ｂ）の矢印Ｓ４
で示されるように各新気ガイド壁８ｂ、８ｃにより案内
されてピストン２の頂面近傍に達し、従ってこの新気流
Ｓ４によっても燃焼室４内の掃気が行なわれる。

第７図および第８図に別の実施例を示す。なお°、この
実施例において第１図および第２図と同様の構成要素は
同一の符号で示す。

第７図および第８図を参照するとこの実施例においても
各給気弁６および各排気弁７の寸法および形状は実質的
に等しく、従って各給気弁６および各排気弁７の重量お
よび弁径は実質的に等しく形成されている。一方、この
実施例では第１図および第２図に示すようなマスク壁８
ａは設けられておらず、このマスク壁８ａに代えて各給
気弁６のかさ部背面上には排気弁７例の周縁部に沿って
円弧状に延びるシュラウド２ｏが取付けられ、このシュ
ラウド２０によって排気弁７側に位置する給気弁６周縁
部と弁座９間の開口は給気弁６の全開弁期間に亘って閉
鎖される。従って給気弁６が開弁すると第９図において
矢印Ｕで示されるように新気がシュラウド２０と反対側
の給気弁６の開口から燃焼室４内に流入し、斯くして良
好なループ掃気が行なわれる。

上述したようにいずれの実施例においても各給気弁６お
よび各排気弁７の重量は実質的に等しく形成されている
。従って機関の許容回転数が高くなるので機関の最高回
転数を高くすることができる。また、いずれの実施例に
おいても各給気弁６および各排気弁７の弁径は実質的に
等しく形成されている。即ち、云い換えると排気弁７の
弁径が大きく形成されている。その結果、排気弁７が開
弁したときの排気弁７の開口面禎が大きくなるために燃
焼室４内の既燃ガスが容易に排気ポート１３内に流出し
、斯くして強力なブローダウンが得られる、その結果、
燃焼室４内の既燃ガス螢が少なくなると共に燃焼室４内
の圧力が急激に低下するために新気が燃焼室４内に流入
しやすくなり、斯くして掃気効率を高めることができる
。

なお、これまで本発明を２サイクルガソリン機関に適用
した場合について説明してきたが本発明を２サイクルデ
イ一ゼル機関に適用することもできる。

〔発明の効果〕

機関の最高回転数を高くすることができるので機関出力
を高めることができると共に良好な掃気作用を確保でき
るので更に機関出力を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２サイクル内燃機関の側面断面図、第２図はシ
リンダヘッド内壁面を示す図、第３図は給排気弁の開弁
期間を示す線図、第４図は給排気弁の弁リフトおよび排
気ボート内の圧力変化を示す図、第５図は低負荷運転時
の作動を説明するための図、第６図は高負荷運転時の作
動を説明するための図、第７図は別の実施例を示す２サ
イクル内燃機関の側面断面図、第８図は第７図のシリン
ダヘッド内壁面を示す図、第９図は作動を説明するため
の図である。 ３・・・シリンダヘッド、　　４・・・燃焼室、６・・
・給気弁、　　　　　７・・・排気弁、８ａ・・・マス
ク壁、 ３ｂ、３ｃ・・・新気ガイド壁、 １２・・・給気ボート、　　　２０・・・シュラウド。 第 図 第 図 １２・・・給気ボート （Ａ） （Ａ） （Ｂ） 第７ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 給気弁および排気弁を具備した２サイクル内燃機関にお
   いて、給気弁の全開弁期間に亘って排気弁側の給気弁周
   縁部と弁座間の開口を閉鎖するマスク手段を設け、給気
   弁および排気弁の寸法および形状を実質的に同一とした
   ２サイクル内燃機関。