JP3004323B2 - 筒内噴射式2サイクルエンジン - Google Patents

筒内噴射式2サイクルエンジン

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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気筒内に燃料を直接噴射するようにした筒
内噴射式2サイクルエンジンに関する。
〔従来の技術〕
最近、燃料を気筒内に直接噴射するようにした筒内噴
射式2サイクルエンジンが、注目されている。このエン
ジンは、ピストン下降行程で排気ガスを排気ポートから
排出するとともに、クランク室で一時圧縮された空気を
掃気ポートから気筒内に供給し、ピストン上昇行程で燃
料噴射弁によって燃料を気筒内に直接噴射供給するよう
に構成されており、従って特に定速回転領域では排気ポ
ート,及び掃気ポートが閉じた状態で燃料噴射を行うの
で、燃料の吹き抜けがなく、排気ガス対策,燃費率等の
点において有利である。
〔発明が解決しようとする課題〕
しながら上記筒内噴射式2サイクルエンジンでは、高
速回転領域になると必要な燃料噴射量が多くなり、それ
だけ必要な噴射時間(クランク角)が大きくなることか
ら、排気ポート,掃気ポートが閉じる前から燃料噴射を
開始することとなり、やはり燃料の吹き抜けが生じる。
従ってこの高速回転領域においても燃料の吹き抜けを抑
制して排気ガス浄化を確実に行えるとともに、燃費率を
向上できることが要請される。
また上記筒内噴射式エンジンでは、ピストン上面に向
けて燃料を噴射するようにしているから、噴射された燃
料がピストン上面に付着して燃料の霧化,気化が悪化す
る懸念がある。
本発明は上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、高速回転領域においても噴射燃料の吹き抜けを
抑制でき、またピストン上面への燃料の付着量を抑制で
きる燃料噴射式2サイクルエンジンを提供することを目
的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本願第1項の発明は、燃料を気筒内に直接噴射する燃
料噴射弁と、排気ポートに連なる排気通路に設けられた
排気タイミング制御用排気バルブとを備え、ピストンに
よって上記排気ポートを開閉するようにした筒内噴射式
2サイクルエンジンにおいて、圧縮空気を上記排気通路
と排気バルブとの隙間から気筒内に向けて噴射する圧縮
空気噴射機構を設けたことを特徴としている。
また本願第2項の発明は、燃料を気筒内に直接噴射す
る燃料噴射弁を備えた筒内噴射式2サイクルエンジンに
おいて、圧縮空気を気筒壁に形成された空気噴射口から
上死点と下死点との中間付近に位置するピストンの上面
に沿うように噴射する圧縮空気噴射機構を設けたことを
特徴としている。
〔作用〕
本願第1項の発明に係る燃料噴射式2サイクルエンジ
ンによれば、排気バルブと排気通路との間から圧縮空気
を気筒内に向けて噴射するようにしたので、排気ポート
付近にエアカーテンが形成され、これによって噴射燃料
を気筒内に押し戻す作用が得られ、それだけ燃料の吹き
抜けが抑制される。
また第2項の発明によれば、ピストン上面に向かって
噴射された燃料は、ピストン上面に沿って噴射された圧
縮空気でピストン上面に付着する前に押し戻され、その
付着量が抑制されるとともに、気化,霧化が促進され
る。また付着した燃料についても圧縮空気によってピス
トン表面から分離され易くなり、そのため気化・霧化が
促進される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第1図ないし第3図は本願第1項の発明の一実施例に
よる燃料噴射式2サイクルエンジンを説明するための図
であり、第1図はその断面側面図、第2図,第3図は排
気バルブ部分の断面側面図,断面平面図である。
図において、1は筒内噴射式2サイクルエンジンであ
り、該エンジン1は、クランクケース2上にシリンダボ
ディ3,及びシリンダヘッド4を積層締結し、該シリンダ
ヘッド4に空気燃料噴射装置13を装着した構造のもので
ある。
上記空気燃料噴射装置13は、これの噴射ノズル14bを
開閉する弁体14cを内蔵する本体部14と、該本体部14に
取り付けられた燃料噴射弁15とから構成されている。な
お、14aは圧縮空気源としてのエアポンプに接続された
エアレール、15aは燃料源としてのフューエルポンプに
接続されたフューエルレールである。
上記シリンダヘッド4の下面には後述するピストン6
の上面とで燃焼室12を構成する燃焼凹部4aが凹設されて
おり、この燃焼室12の中心に上記空気燃料噴射装置13の
噴射ノズル14bが臨んでいる。また上記シリンダヘッド
4の空気燃料噴射装置13より前側に点火プラグ16が装着
されている。
上記シリンダボディ3内に挿入固着されたシリンダラ
イナ5内にはピストン6が摺動自在に挿入されており、
該ピストン6にはコンロッド7の小端部7aがピストンピ
ン8で連結されている。このコンロッド7の大端部7bは
クランク軸9のクランクアーム9aにクランクピン10で連
結されている。また上記クランクアーム9aは、クランク
ケース2のクランク室2a内に収容されており、このクラ
ンク室2aは上記シリンダボディ3に形成された掃気通路
3aを介して上記シリンダライナ5の中程に開口した掃気
ポート5aに連通している。
また上記クランクケース2には、上記クランク室2aに
連通する吸気口2bが形成されており、この吸気口2bには
リード弁18がジョイント19と共締めによって装着されて
いる。上記リード弁18は、横断面V状でその各傾斜面に
導入口20aが形成された弁座20と、上記各導入口20aを開
閉するばね鋼板製の弁板21と、該弁板21の開度を規制す
るストッパ22とから構成されている。また上記ジョイン
ト19にはスロットル弁23aを有するスロットルボディ23
が接続されている。
上記シリンダライナ5の上記掃気ポート5aと対向する
位置に排気ポート5bが形成されており、該排気ポート5b
は排気通路3bでシリンダボディ3の前壁に導出されてい
る。上記排気通路3bの上面の上記排気ポート5b近傍には
バルブ挿入孔3eが凹設されており、該挿入孔3e内には上
記排気ポート5bの上縁位置を変化させることによって排
気タイミングを制御する排気バルブ11が回動自在に配設
されている。この排気バルブ11の一端には駆動プーリ24
が装着されており、該プーリ24は駆動ワイヤ25でサーボ
モータに連結されている。
そして上記シリンダボディ3の上記排気バルブ11上方
には、圧縮空気噴射機構17の空気通路3cが形成されてい
る。この空気通路3cは、上記バルブ挿入孔3eと略同じ長
さで、かつ該挿入孔3eに開口するように形成された凹溝
3dに連通しており、また、上記排気バルブ11の上面の上
記凹溝3dに対応する位置にも凹溝11aが形成されてい
る。また上記バルブ挿入孔3eと排気バルブ11との間の上
記凹溝3d,11aより排気ポート5b側部分には、隙間aが設
けられており、該隙間aによって上記凹溝3d,11aが排気
ポート5bを経て気筒内に連通している。また上記空気通
路3cは、空気通路27によって、クランク軸で駆動される
エアポンプ28に連通されている。なお、このエアポンプ
28は上記空気燃料噴射装置13に圧縮空気を供給するため
のものが兼用されている。また上記空気通路27の途中に
はコントロール装置30からの信号によって該通路27を開
閉する開閉弁29が介設されている。なお、32は切り換え
スイッチ、31はバッテリである。
次に本実施例の作用効果について説明する。
本実施例エンジン1では、ピストン6の下降により排
気ポート5bが開き始めると排気ガスが排気通路3bから排
出開始され、掃気ポート5aが開き始めるとクランク室2a
内で一時圧縮された空気が掃気通路3aを介して気筒内に
供給される。そして低速回転領域ではピストン6の上昇
行程後期において、高速回転領域では掃気ポート5aの開
き始めのタイミング付近から空気燃料噴射装置13により
燃料が気筒内に直接噴射される。そして本実施例では、
燃料噴射が行われている期間は、開閉弁29が空気通路27
を開き、これにより圧縮空気が凹溝3d,11a部分に供給さ
れ、バルブ挿入孔3eと排気バルブ11との隙間aを通って
排気ポート5bから気筒内に噴射供給され、この排気ポー
ト5b部分にエアカーテンが形成される。そしてピストン
6の上死点直前において点火プラグ16によって点火さ
れ、燃焼が行われる。
このように本実施例によれば、燃料噴射が行われてい
る期間は、圧縮空気を排気バルブ11の隙間a部分から噴
射するようにしたので、排気ポート5b部分にエアカーテ
ンが形成され、これにより噴射された燃料が排気ポート
5bから吹き抜けるのを抑制する。ここで上記圧縮空気は
供給源で5kg/cm2以上に設定されており、その噴射圧力
は、上記噴射された燃料の排気ポート付近での圧力に比
べてはるかに高いため、吹き抜けを確実に防止できる。
その結果、排気ガス中の未燃焼成分が軽減され、排気ガ
ス浄化上有利となり、また燃費率が向上する。
第4図は本願第2項の発明の一実施例を説明するため
の図であり、第1図と同一符合は同一又は相当部分を示
す。
図において、33は圧縮空気噴射機構であり、これは主
として、噴射ノズル34aを有する噴射ボディ34と、この
噴射ノズル34aを開閉する弁体33aと、この弁体33aを進
退駆動する電磁コイル33bとから構成されている。上記
噴射ノズル34aは、上記点火プラグ16と対向する側に配
置されており、シリンダライナ5に形成された噴射口5d
に臨み、また気筒の半径方向を指向している。この噴射
口5dは排気ポート5bを閉じ終わった位置に上昇したピス
トン6の上面付近に形成されている。
本実施例では、空気燃料噴射装置13からの燃料噴射が
行われている期間は、空気噴射機構33が弁体33aを後退
させて噴射ノズル34aを開き、これにより圧縮空気が半
径方向に噴射供給される。そのため噴射された燃料は、
ピストン6の上面に付着する前に押し戻され、また付着
した燃料についても上記圧縮空気で吹き飛ばされ、その
結果燃料の霧化,気化が促進される。また上記圧縮空気
によって燃料が点火プラグ16の電極側に押しやられるの
で、この点から低速回転領域において噴射燃料量が少な
い場合にも、着火を確実にできる。
なお、上記何れの実施例においても、圧縮空気の噴射
期間を、燃料の噴射期間に合うように制御したが、この
圧縮空気の噴射期間については必ずしも上記期間に制御
する必要はなく、少なくともピストン6の上昇行程にお
いて噴射するようにすれば良く、さらには常時噴射する
ようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上のように本願第1項の発明によれば、圧縮空気を
排気バルブの隙間から噴射するようにしたので、噴射さ
れた燃料の吹き抜けを抑制でき、排気ガス浄化,燃費率
向上が図れる効果があり、第2項の発明によれば、ピス
トンの上面に沿って圧縮空気を噴射するようにしたの
で、燃料の気化,霧化促進して燃焼効率を向上でき、ひ
いては排気ガス浄化,燃費率向上が図れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本願第1項の発明の一実施例によ
る筒内噴射式2サイクルエンジンを説明するための図で
あり、第1図はその断面側面図、第2図,第3図は排気
バルブ部分の断面側面図,断面平面図、第4図は本願第
2項の発明の一実施例による筒内噴射式2サイクルエン
ジンの断面側面図である。 図において、1は筒内噴射式2サイクルエンジン、3bは
排気通路、5はシリンダライナ(気筒壁)、5bは排気ポ
ート、5dは空気噴射口、6はピストン、11は排気バル
ブ、15は燃料噴射弁、17,33は圧縮空気噴射機構、aは
隙間である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 17/00 - 25/20 F02B 29/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射弁
    と、排気ポートに連なる排気通路に設けられた排気タイ
    ミング制御用排気バルブとを備え、ピストンによって上
    記排気ポートを開閉するようにした筒内噴射式2サイク
    ルエンジンにおいて、圧縮空気を上記排気通路と排気バ
    ルブとの隙間から気筒内に向けて噴射する圧縮空気噴射
    機構を設けたことを特徴とする筒内噴射式2サイクルエ
    ンジン。
  2. 【請求項2】燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射弁を
    備えた筒内噴射式2サイクルエンジンにおいて、圧縮空
    気を気筒壁に形成された空気噴射口から上死点と下死点
    との中間付近に位置するピストンの上面に沿うように噴
    射する圧縮空気噴射機構を設けたことを特徴とする筒内
    噴射式2サイクルエンジン。
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