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JPH01227817A - 二サイクル・ユニフロー火花点火機関 - Google Patents

二サイクル・ユニフロー火花点火機関

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Publication number
JPH01227817A
JPH01227817A JP63053573A JP5357388A JPH01227817A JP H01227817 A JPH01227817 A JP H01227817A JP 63053573 A JP63053573 A JP 63053573A JP 5357388 A JP5357388 A JP 5357388A JP H01227817 A JPH01227817 A JP H01227817A
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JP
Japan
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chamber
scavenging
piston
cylinder
fluid
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Application number
JP63053573A
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English (en)
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JPH039288B2 (ja
Inventor
Seiichiro Kumagai
熊谷　清一郎
Michikata Kouno
河野　通方
Shinichi Okai
岡井　眞一
Hisashi Inaga
稲賀　恒
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Kioritz Corp
Original Assignee
Kyoritsu Noki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Kyoritsu Noki Co Ltd filed Critical Kyoritsu Noki Co Ltd
Priority to JP63053573A priority Critical patent/JPH01227817A/ja
Priority to US07/313,057 priority patent/US4922865A/en
Priority to GB8903825A priority patent/GB2216597B/en
Priority to AU30238/89A priority patent/AU614115B2/en
Priority to DE3907183A priority patent/DE3907183C2/de
Publication of JPH01227817A publication Critical patent/JPH01227817A/ja
Publication of JPH039288B2 publication Critical patent/JPH039288B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
    • F02B25/04—Engines having ports both in cylinder head and in cylinder wall near bottom of piston stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
    • F02B33/04—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with simple crankcase pumps, i.e. with the rear face of a non-stepped working piston acting as sole pumping member in co-operation with the crankcase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

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、クランク室で予圧縮された空気と燃料の混合
気又は空気のみからなる掃気流体をシリンダ内へ供給し
且つ必要により燃料をシリンダ内へ噴射供給し、ピスト
ンで圧縮して火花点火によって燃焼を行わせて出力を発
生し、シリンダ頭部に設けた排気弁から排気ガスを排出
するようにしたニサイクル・ユニフロー火花点火機関に
関する。
従来の技術 従来のニサイクル火花点火１１０Ｑは、１８９１年に英
国人デイによって考案されたいわゆる三孔式機国を原形
とするものであって、シリンダの吸入口からの空気と燃
料の混合気をクランクＹ内で予圧縮し、掃気通路を経て
シリンダとピストンの摺動面の節気口からシリンダ内へ
供給し、更にピストンで圧縮し且つ火花点火によって燃
焼を行って出力を発生し、シリンダとピストンの摺動面
に設けた排気口から排気ガスを排出する方式のものであ
る。
このような機関の掃気方式としては、抑気口と排気口を
シリンダに対して互いに対向配置し、ピストンヘッドに
突起を設けて掃気流が排気口へ短絡されることを防いだ
いわゆる横断掃気方式と、排気口に対して両側に対称配
置された複数の掃気口によるいわゆる反転掃気方式とが
あり、これらの方式について主として性能向上と燃料消
費率の低減のために改良研究が重ねられてぎたが、それ
らは概ね限界に達していると考えられる。
また、燃焼に関しては、前記の両抑気方式を採用した場
合、新気（空気と燃料の混合気）に対する既燃焼残留ガ
スによる希釈度が通常の四サイクル火花点火機関と比較
して遥かに古いので、シリンダ内の充填混合気の着火性
が悪く、このため四サイクル火花点火機関と同程度の希
薄運転は無理であり、特に強力な火花エネルギによる点
火を行わない限り、一般に失火が起こり易く、この欠点
の解決には掃気方式との関連で困難をきたしている。
更に、従来の二サイクル火花点火機関は、潤滑油の使用
量が比較的多いという問題に加えて、掃気及び燃焼の問
題と関連して排気ガス中の炭化水素量及び−酸化炭素量
が共に多く、またシリンダ内の混合気に潤滑油分が混合
され易いことによって燃焼後の排気ガスが悪臭と潮煙を
伴う欠点をもっている。
従来のニサイクル火花点火機関は、同−排気船の四サイ
クル火花点火機関と比較すると、一般に出力性能が若干
高く、構造が簡単で小型軽鎖であり、製造費が安いとい
う長所を右するが、他方では燃料消費率が高く、ｍＷ１
油の消費間も多く、特に排気ガスの性状による環境汚染
が懸念されるのみならず、運転の安定性や円滑性に欠り
るために振動や騒音が大きいなどの短所をｈしている。
このため、現在のニサイクル火花点火ａｒｍは特に小型
携帯用の産業機械、小型二輪車、船外機などの限定され
た分野でその長所を活かしているが、四輪車その他のよ
り大きい出力が立木される分野や市街地など低騒音が要
求される分野から殆ど締め出されているのが現状である
。
発明が解決しようとする課題 そこで、本発明は、ニサイクル火花点火機関の長所を維
持しながら、上述した従来のニサイクル火花点火ｍ関の
問題点及び欠点を取除いたニサイクル・ユニフロー火花
点火機関を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 即ち、本発明によれば、ニサイクル・ユニフロー火花点
火機関は、クランク室内に吸入された流体をクランク室
内でピストンの下降行程によって加圧し、該加圧流体を
シリンダの全周に設けた環状掃気室に圧送して蓄圧を行
うと共に、ピストンの下降行程の終期において開口する
複数個の掃気口から前記環状掃気室中の流体を掃気流体
としてピストンの上方のシリンダ室中へ吐出させて旋回
を伴うユニフロー流れを生成させ、ピストンの上昇行程
によってシリンダ室内で圧縮された混合気を点火栓によ
って点火燃焼させ、その燃焼ガスの爆発膨張によるピス
トンの下降行程の終期にシリンダヘッドに設けた排気弁
を開いて燃焼排気ガスを排出する構成を特徴とする。
作用 従って、クランク室内へ吸入された流体はピストンの下
降行程によって加圧されて環状掃気室に圧送されて蓄圧
し、この環状節気室中の加Ｊｆ蓄圧された流体は掃気口
から掃気流体としてシリンダ室中へ吐出され、シリンダ
室内で旋回流となって流れながらピストンの上昇行程に
よっｔ’　Ｊｆ縮され、且つ点火栓によって点火されて
燃焼し、出力を発生する。
実施例 次に、本発明を図面の実施例に基づいて説明する。
まず、第１図乃〒第４図に示す実施例は、シリンダ１と
、該シリンダ１のシリンダ室２内に往復動可能に設番プ
られたピストン３と、前記シリンダ１のド部に設けられ
たクランクケース４とを有し、該クランクケース４はそ
の内部に書間されたクランク室５を画成しており、前記
シリンダ室２の下端部及び前記クランクケースの上端部
は互いに連通している。前記クランクケース４は軸受６
及び７を介してクランク軸８を回転可能に支持しており
、該クランク軸８はクランク９において連接棒１０を介
して前記ピストン３に連結されている。
前記クランク室５は前記クランク９の回転と前記連接棒
１０の運動が許容されるだけの内容積を有し、前記ピス
トン３の下死点への移動によって前記クランク′ｆｉ！
５内の流体を加圧し得るようになっている。前記クラン
クケース４は図示しないが、リード弁を内部に設けた吸
入口を設けても良く、前記リード弁は前記クランク室５
内の負圧によって前記吸入口を開くようになっており、
例えば空気だけを前記クランク室５内へ吸入するように
なっている。また、前記リード弁の代わりに、前記クラ
ンク軸８と連動して駆動される通常のロータリー弁（図
示せず）を設けることができる。更に、前記クランク室
５への吸気口を前記シリンダ１の側壁のド方部分に形成
し、前記ピストン３の上駆動によってこの吸気口を開閉
して前記クランク室５への流体の供給を制御することが
できる。
前記シリンダ１はその内部に全周にわたる環状掃気室１
３を形成しており、該環状掃気室１３は（の）方周辺に
ほぼ等角度に離間して形成された複数個（この実施例で
は第２図に示すように三つ）の掃気導入路１４を通して
前記クランク室５に連通されており、例えば前記クラン
ク室５内の加１モされた空気を掃気流体として前記環状
掃気室１３中へ導入して蓄圧する。なお、発気流体は通
常行われているようにピストンの掃気窓２９（第４図参
照）を介して前記掃気導入路１４へ導入するように構成
することができる。前記環状掃気室１３は、例えば前記
シリンダ１の内壁部１５（第２図参照）に形成された複
数個（この実施例では六つ）の掃気口１６を通して前記
シリンダ室２内へ通じている。前記怖気口１６は前記シ
リンダ１の中心軸線Ｏに対して直角な平面に沿っており
（第３図参照）、又は別に僅かな円錐面に沿うように構
成することができる。更に、前記掃気口１６のそれぞれ
は、各掃気口１６の前記シリンダ室２へ開く端部の中心
が前記シリンダ１の中心軸線Ｏを通る半径線に対して約
４５°の傾斜角度をもって同じ方向に傾斜するように形
成されている（第２図参照）。この構成により、前記環
状掃気室１３からそれぞれの掃気口１６を通して前記シ
リンダ室２内へ吐出された掃気流体は該シリンダ室２内
でその周方向へ旋回する旋回流を形成する。更に、前記
掃気口１６のいくつかを異なる傾斜角度をもって配設し
、前記シリンダ室２内に掃気流体の所望の旋回流を発生
させるように構成することができる。
また、前記シリンダ室２はその周方向にほぼ等角度に離
間して配置された複数個（この実施例では三つ）の燃料
噴射ノズル１７を設けており、該燃料噴射ノズル１７は
そのノズル先端部１８を前記シリンダ内壁部１５から前
記シリンダ室２内へ向けており、且つ燃料を前記シリン
ダ室２の中心軸線Ｏ１Ｅの一点に向けて噴射するように
配設されている。このため、それぞれの燃料噴射ノズル
１７のノズル先端部１８から前記シリンダ室２内へ噴射
された燃料は、該シリンダ室２の中心軸ＳＯ上付近で互
いに衝突して微粒化し、且つ前記掃気口１６からクラン
ク室２内へ吐出された空気の旋回流中に混合される。前
記燃料噴射ノズル１７が圧縮空気霧化形式のものである
場合には、圧縮空気の供給を必要とするので燃料噴射ノ
ズル１７を前記クランク室５へ連通してクランク室５内
の高圧空気の一部の供給を受けるように構成することが
できる。更に、前記燃料噴射ノズル１７を機関とｌＩｌ
連した空気ポンプに連結し、それから高圧空気の供給を
受けるように構成することができる。
また、前記燃料噴射ノズル１７として圧力霧化形式のも
のを使用することができる。
前記ピストン３は従来のニサイクル火花点火機関で用い
られるピストンと同様に構成され得るが、この実施例で
はピストン３の頂部に濃厚混合気の燃焼空間を形成させ
るための凹部１９を設けている。また、前記シリンダ１
の掃気導入路１４に対応する前記■気室２９を設けてピ
ストンの冷却を行うことができる。
更に、前記シリンダ１の頂部、すなわちシリンダヘッド
２０の側部に点火栓２１が設けられており、該点火栓２
１は、図示しない電気式点火回路に接続されて、前記ピ
ストン３がその上死点近くに達した時に作動して前記シ
リンダ室２内の加圧された混合気を点火燃焼させること
ができる。
前記シリンダ１はその頂部に排気口２２を形成しており
、該排気口２２は排気弁２３によって開閉される。該排
気弁２３は通常の四サイクル火花点火機関で使用される
ポペット排気弁と同様な構造を有することができ、前記
排気弁２３はばね２４によってカム軸２５のカム面２６
に当接されており、該カム軸２５は歯付タイミングベル
ト２７によって前記クランク軸８に連結されて該クラン
ク軸８と同一回転数で同期して回転駆動され、前記排気
弁２３を所定のタイミングで開閉して前記シリンダ室２
内の燃焼排気ガスを外部へ排出するようになっている。
この排気弁２３の動作は通常の四サイクル火花点火機関
のＯＨＶ或いはＯＨＣ方式と同様である。また、排気弁
２３はシリンダの側方に設けることができ、この場合に
は弁装置はいわゆるＳＶ方式と同様になる。
更に、この実施例において、必要によりシリンダ室２内
へ二次空気を供給するための適当な二次空気供給装置を
シリンダ１に設けることができる。
次に、第５図に示す別の実施例は、クランク室５の吸入
口１２を気化器２８へ連結して前記気化器２８から空気
及び燃料の混合気を前記クランク室５内へ吸入し、この
混合気をクランク室５内で予圧縮して掃気流体として掃
気導入路１４から環状掃気室１３へ供給し、更に掃気口
１６からシリンダ室２内へ吐出し、この混合気をシリン
ダ室２内で点火栓２１で発生する火花で点火燃焼させる
ように構成し、その他の部分は第１図の実施例に関して
説明したのと同様に構成してなるものである。
また、潤滑については、上述したいずれの実施例におい
ても、Ｉｌ！ｌ滑油を予め燃料に混合して燃料と一緒に
供給する通常のニサイクル火花点火機関におけるいわゆ
る混合ｒ！Ｊ滑方式、並びに潤滑油だけをポンプ装置に
よって機関連動部分へ直接に供給するか又は潤滑油を吸
入口へ供給して吸入空気或いは吸入混合気に混合して供
給するいわゆる分離ｒａ潤滑式の、いずれをも採用する
ことができるが、排気ガスのより清浄化のために分離潤
滑方式　４を採用する方が好ましい。
次に、上述した本発明実施例における単一シリンダのニ
サイクル・ユニフロー火花点火機関のクランク角度で示
した作動線図の一例を第６図に示す。
更に、本発明による機関は従来のニサイクル火花点火１
１関において実施されている多シリンダ機関として構成
することができるのみならず、冷却方式においても同様
に空冷方式や水冷方式を適用することができ、また在来
の四サイクル火花点火Ｉ！ｌｒ！Ｒが主体をなしている
排気量領域への適用が展開され得る。
発明の詳細 な説明した本発明の構成により、本発明は、機関出力の
向上と燃料消費率の低減を達成し、排気ガスの性状の顕
著な改善をはかり、且つ信頼性の高い機関として、各種
産業機械用及び各種交通機械用など広範囲な使用が期待
できる新方式の原動機を提供する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る一実施例を示す縦断面図、第２図
は第１図の線■〜■に沿って切ったシリンダ部分の断面
図、第３図は第２図のシリンダ部分の縦断面図、第４図
は第１図の断面と直角な垂直面に沿った縦断面図、第５
図は本発明の別の実施例の縦断面図、そして第６図はク
ランク角度で示した本発明実施例機関の作動線図である
。 １・・・・・・シリンダ、２・・・・・・シリンダ室、
３・・・・・・ピストン、５・・・・・・クランク室、
１３・・・・・・環状帰気至、１６・・・・・・掃気口
、１７・・・・・・燃料噴射ノズル、 ２０・・・・・・シリンダヘッド、２１・・・・・・点
火栓、２３・・・・・・排気弁。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）クランク室（５）内に吸入された流体を該クラン
    ク室（５）内でピストン（３）の下降行程によつて加圧
    し、該加圧流体をシリンダ（１）の全周に設けた環状掃
    気室（１３）に圧送して蓄圧を行うと共に、前記ピスト
    ン（３）の下降行程の終期において開口する複数個の掃
    気口（１６）から前記環状掃気室（１３）中の流体を節
    気流体として前記ピストン（３）の上方のシリンダ室（
    ２）中へ吐出させて旋回を伴うユニフロー流れを生成さ
    せ、前記ピストン（３）の上昇行程によつて前記シリン
    ダ室（２）内で圧縮された混合気を点火栓（２１）によ
    つて点火燃焼させ、その燃焼ガスの爆発膨張による前記
    ピストン（３）の下降行程の終期にシリンダヘッド（２
    ０）に設けた排気弁（２３）を開いて燃焼排気ガスを排
    出する二サイクル・ユニフロー火花点火機関。
  2. （２）前記クランク室（５）で加圧されて前記環状掃気
    室（１３）へ圧送され且つ前記掃気口（１６）から前記
    シリンダ室（２）中へ吐出される掃気流体が空気及び燃
    料の混合気である特許請求の範囲第１項記載の二サイク
    ル・ユニフロー火花点火機関。
  3. （３）前記クランク室（５）で加圧されて前記環状掃気
    室（１３）へ圧送され且つ前記掃気口（１６）から前記
    シリンダ室（２）中へ吐出される掃気流体が空気であり
    、且つ前記シリンダ（１）に燃料を前記シリンダ室（２
    ）中へ噴射する複数個の燃料噴射ノズル（１７）を設け
    、前記燃料噴射ノズル（１７）から噴射された燃料が前
    記シリンダ室（２）中の一点で互いに衝突する特許請求
    の範囲第１項記載の二サイクル・ユニフロー火花点火機
    関。
JP63053573A 1988-03-09 1988-03-09 二サイクル・ユニフロー火花点火機関 Granted JPH01227817A (ja)

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AU (1) AU614115B2 (ja)
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