JP3055699B2 - ２サイクル内燃エンジン - Google Patents

２サイクル内燃エンジン

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JP3055699B2 JP8504925A JP50492595A JP3055699B2 JP 3055699 B2 JP3055699 B2 JP 3055699B2 JP 8504925 A JP8504925 A JP 8504925A JP 50492595 A JP50492595 A JP 50492595A JP 3055699 B2 JP3055699 B2 JP 3055699B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は内燃エンジン、特に２サイクル内燃エンジン
に関する。この発明は、飛行輸送機、自動車、モーター
サイクル、農業機械、ディーゼルエンジン車両、舶用エ
ンジンに使用することができる。
従来技術 仕切り壁により爆発室と、圧縮室に分割されていて、
各室の中で単一のロッド上に保持されたピストンが移動
するシリンダを備えた２サイクル内燃エンジンが公知で
ある（例えば、ソビエト連邦特許第576973号、1977年参
照）。
前述のエンジンにおいては、吸入ポートと爆発室の排
気ポートは上死点にあるときのピストンの下縁の高さよ
りも下にある。燃焼室はバイパス通路を介して圧縮室と
通じている。
運転中、圧縮部分の副ピストン室で予め圧縮された混
合気は、ピストンが下死点を通過するときに、爆発部分
の副ピストンキャビティに入り込む。ここで、燃焼室は
掃気される。排気ガスは主燃焼室の側部に配置された追
加の第２の燃焼室に回り込む。その時に排気ガスは第２
の燃焼室にバイパスされる。ピストンが上死点に向かう
時に、圧縮部分の上述のピストンキャビティ内で圧縮さ
れた空気は、バイパス通路を通って爆発部分の副ピスト
ンキャビティに入り、そこから第２の燃焼室に入る。こ
こで、さらなる完全な２次燃焼のために排気ガスは空気
酸素によって酸素濃度が高められる。
この２サイクル内燃エンジンは複雑な構造を有してい
る。複数の室がサービスを難しくしている。追加の第２
の燃焼室の存在は混合気の完全燃焼を得ることを可能に
せず、それによりこのエンジンの環境的な性能は低い。
少量の混合気しか燃焼室に供給されないのでこのエン
ジンの効率は低い。このエンジンの耐用年数は短い。
ピストンを伴うシリンダであって、混合気を吸気マニ
ホルドからピストンの下方に配置された吸気室に供給す
るための吸気弁が配置されたポートを有していてクラン
ク室から独立せしめられていて、混合気を吸気室から燃
焼室に供給するための入口に配設された吸気弁を有する
バイパスマニホルドによってピストンの上方に配置され
た燃焼室と連通しているシリンダと、排気ガスを燃焼室
から排出するためのシリンダの側壁に配置されたウィン
ドウとを具備する２サイクル内燃エンジンが公知である
（例えば、ソビエト連邦特許第1697594、A3号参照）。
このエンジンにおいては、バイパスマニホルドは周期
的にリバース弁とバイパスウィンドウを介して吸入室と
燃焼室に連通される高圧室を形成する膨張を有する。そ
して、ピストン内には、ウィンドウを通って周期的に燃
焼室と高圧室を連通する通路が作られている。
さらに、ピストン内には、燃焼室と排気ポートを連通
する第２の通路が作られている。
ピストンが下方に移動する時には、吸入室内の混合気
は圧縮され燃焼室内に供給される。下死点ではシリンダ
の側壁の内の排気ウィンドウは開き、ピストンより上側
の排気ガスは燃焼室から出る。上向きの行程の間はピス
トンは残ったガスを圧縮し、新しい混合気を吸気室内に
引き込む。上死点ではピストン内の通路は高圧室と連通
され、圧縮された高温の混合気は、その通路を通って燃
焼室内に供給される。この時に、混合気は点火される。
高圧室内の混合気は圧縮されてピストンが上死点にあ
る爆発の瞬間に燃焼室に放出される。
このエンジンの効率は、燃焼室に供給される混合気が
極めて少量のため低いものである。この内燃エンジンは
比出力が小さい。潤滑装置は従来方法で構成されてお
り、整備をより困難にするとともに運用寿命を低下させ
る。排ガスは、その生態的特性に否定的影響を有する不
完全燃焼混合気を高率で含む。
発明の開示 本発明の目的は、吸気室の構造変更により、燃焼室の
容積を変更することなく燃焼室に送られる混合気の全体
積を増加でき、エンジンの比出力を上昇させることがで
きるとともに、潤滑装置を改善してエンジンの運用寿命
の増加を促進し、その生態的特性を強化し、かつ整備を
簡略化することができる２サイクル内燃エンジンを創造
することにある。
この目的は、２サイクル内燃エンジンであって、主ピ
ストンを備えたシリンダを具備し、このシリンダはポー
トを有し、このポート内に吸気弁が配置されて吸気マニ
ホルドから第１の吸気室内に混合気を供給するようにな
っており、この第１の吸気室は主ピストン下方に配置さ
れており、かつクランク室から隔離されており、かつバ
イパスマニホルドを介して主ピストン上方の燃焼室と連
通されており、バイパスマニホルドにはその入口に配置
された吸気弁が設けられて第１の吸気室から燃焼室内に
混合気を供給するようになっており、排気ガスを燃焼室
から排出するウィンドウを具備し、このウィンドウがシ
リンダ壁面上に配置されている２サイクル内燃エンジン
において、クランク室と主ピストン間のシリンダ内に配
置されて主ピストンに強固に連結された追加のピストン
と、第２の吸気室とを具備し、この第２の吸気室は、第
１の吸気室と追加のピストン間に配置され、かつ仕切り
壁により第１の吸気室から隔離され、かつ第２の吸気室
への入口に設けられた仕切り壁内のポート内に取り付け
られかつその流入部が吸気マニホルドに対面された弁を
介して吸気マニホルドと連通されると共に、第２の吸気
室からの出口に設けられた仕切り壁内のポート内に取り
付けられかつその流入部が第２の吸気室に対面された弁
を介してバイパスマニホルドと連通され、燃焼室への入
口においてバイパスマニホルド内に配置されかつその流
入部が第１および第２の吸気室に対面された弁を具備し
た２サイクル内燃エンジンによって達成される。
上記バイパスマニホルドが上記シリンダ壁内およびシ
リンダヘッド内の通路の形で形成されており、このバイ
パスマニホルドの一端がシリンダヘッド内に形成された
ポートを介して上記燃焼室と連通しており、バイパスマ
ニホルドの他端が上記第１および第２の吸気室と連通し
ていることが望ましい。
上記バイパスマニホルドがパイプラインの形で形成さ
れており、このバイパスマニホルドの一端がシリンダヘ
ッド内に形成されたポートを介して上記燃焼室と連通し
ており、バイパスマニホルドの他端が上記第１および第
２の吸気室と連通しているのが有用である。
上記バイパスマニホルドに冷却手段を設けるのが有利
である。
上記バイパスマニホルドに加熱手段を設けるのが有用
である。
上記バイパスマニホルドに取り付けられた逃がし弁を
具備するのが有利である。
上記主ピストンおよび追加のピストンがロッドを介し
て互いに強固に連結されており、上記バイパスマニホル
ドがこのロッド内と主ピストンおよび追加のピストンの
本体内とに形成されて互いに連通する通路を具備し、上
記第１の吸気室からの出口に設けられた上記弁が主ピス
トンの本体内に形成された通路内に取り付けられ、上記
第２の吸気室からの出口に設けられた上記弁が追加のピ
ストンの本体内に形成された通路内に取り付けられ、上
記燃焼室への入口においてバイパスマニホルドに取り付
けられた弁が主ピストンの本体内に配置されているのが
望ましい。
第１及び第２の吸気室の入口及び出口に取り付けられ
た弁が、シリンダの外壁に配置された取り外し可能な装
置の形状とされることは有効である。
点火プラグがシリンダヘッドに取り付けられることは
有利である。
エンジンがシリンダヘッドに取り付けられた燃料噴射
ノズルを具備することは有効である。
エンジンがバイパスマニホルドに取り付けられた燃料
噴射ノズルを具備することも有効である。
吸気マニホルドが二つの通路を具備し、その一方が第
１の吸気室への入口における仕切り壁に取り付けられた
前述の弁を介して第１の吸気室と連通し、他の通路が第
２の吸気室への入口における仕切り壁に取り付けられた
前述の弁を介して第２の吸気室と連通することは得策で
ある。
バイパスマニホルドが二つの通路を具備し、その一方
が第１の吸気室からの出口における仕切り壁に取り付け
られた前述の弁を介して第１の吸気室と連通し、燃焼室
の入口に取り付けられた前述の弁を介して燃焼室と連通
し、他の通路が第２の吸気室からの出口部における仕切
り壁に取り付けられた前述の弁を介して第２の吸気室と
連通し、燃焼室への入口に取り付けられた追加の弁を存
在させ、この弁を介してバイパスマニホルドの第２の通
路が燃焼室と連通することは有利である。
図面の簡単な説明 本発明は、添付図面を参照し、その実現化の具体的な実
施形態によって以下に説明される。
図１は、本発明による２サイクル内燃エンジンを概略的
に示している（長手方向断面）。
図２は、図１と同じであるが、本発明によりパイプライ
ンの形状のバイパスマニホルドを備えているものを示し
ている（長手方向断面）。
図３は、本発明により加熱手段が設けられた２サイクル
エンジンのバイパスマニホルドを概略的に示している
（長手方向断面）。
図４は、図１と同じであるが、本発明によりロッド及び
ピストンに弁を取り付けるための通路を備えるものを示
している。
図５は、本発明による取り外し可能な装置における弁の
位置決めを概略的に示している（長手方向断面）。
図６は、図１と同じであるが、本発明により燃焼室内に
取り付けられたノズルを備えるものを示している。
図７は、本発明によるバイパスマニホルドに取り付けら
れたノズルを概略的に示している（長手方向断面）。
図８は、図１と同じであるが、本発明により吸気及びバ
イパスマニホルドが二つの通路を具備する場合を示して
いる。
図９は、図１と同じであるが、本発明により吸気及び排
気ポートがシリンダの側壁に位置している場合を示して
いる。
本発明の実施形態 ２サイクル内燃エンジンは、主ピストン２を有するシ
リンダ１（図１）を具備している。ポート３が、シリン
ダ１の中央部分に形成されている。吸気弁４は、吸気マ
ニホルド５から吸気室６への混合気の流入のためのポー
ト３内に配置されている。吸気室６は、主ピストン２の
下側に位置し、クランク室７から分離されている。
燃焼室８が主ピストン２の上方に配設されている。燃
焼室８はバイパスマニホルド９を介して第１の吸気室６
に連通している。第１の吸気室６から燃焼室８へ混合気
を供給するための吸気弁11がバイパスマニホルド９の入
口10に配設されている。
排気を燃焼室８から掃気するためのウィンドウまたは
ポートがシリンダ１の壁部に配設されている。
エンジンはシリンダヘッド13を具備しており、このシ
リンダヘッドに点火プラグ14が取り付けられている。
エンジンは、また、追加のピストン15を具備してい
る。追加のピストンはシリンダ１においてクランク室７
と主ピストン２との間に配設されており、かつ、ロッド
16により主ピストン２に剛性に連結されている。
第１の吸気室６から隔離された第２の吸気室17が、第
１の吸気室６と追加のピストン15との間に設けられる。
第２の吸気室17は弁19を介して吸気マニホルド５に連通
している。弁19の入口側は吸気マニホルド５に面してお
り、かつ、第１と第２の吸気室６、17を分離する仕切り
壁20に形成されたポート19に取り付けられている。本実
施態様では弁４、11が仕切り壁20のポートに取り付けら
れている。第２の吸気室17は、また、弁21によリバイパ
スマニホルド９に連通している。弁21は、その入口側が
第２の吸気室17に面しており、仕切り壁20のポート22に
取り付けられている。
弁23がバイパスマニホルド９において燃焼室８への入
口に取り付けられている。弁23は、その入口側が第２の
吸気室17に面している。
本実施態様では、バイパスマニホルド９は、シリンダ
１の壁部およびシリンダのヘッド13に形成されたチャン
ネル状を呈している。このチャンネルはシリンダヘッド
13に形成されたポート24を介して燃焼室８に連通すると
共に、第１および第２の吸気室６、17に連通している。
バイパスマニホルド９をシリンダ１の側壁に隣接配置
したパイプライン25にて形成した実施態様もまた可能で
ある（図２）。パイプライン25には冷却手段26が設けら
れている。本実施態様では、冷却手段26はジャケット27
である。ジャケット27は、冷却媒体を供給するための入
ロパイプライン28と出ロパイプライン29とを有してい
る。
パイプライン25は、燃焼室８および第１および第２の
吸気室６、17と連通している。
パイプライン25に加熱手段30を設けてもよい（図
３）。この場合、加熱手段30は、入ロパイプライン32と
出ロパイプライン33を備えたジャケット31を具備してい
る。
バイパスマニホルド９に逃がし弁34を取付けてこのマ
ニホルドの破壊から保護することもできる（図２）。
主ピストン２および追加のピストン15をロッド16によ
り互いに剛性に連結した他の実施態様も可能である（図
４）。ロッド16には通路35、36、37が設けられており、
通路35、36、37は、ロッド16およびピストン２、15に形
成されている。上記通路は互いに連通しており、バイパ
スマニホルド９を形成している。第１の吸気室６からの
出口に設けられた弁11は、主ピストン２の本体に形成さ
れた通路37に取付けられている。第２の吸気室17からの
出口に設けられた弁21は、追加のピストン15の本体に形
成された通路35に取付けられている。燃焼室８への入口
の弁23が主ピストン２の本体に形成された通路36に配設
されている。
第１と第２の吸気室６、17の入口および出口に取り付
けられた弁４、18、11、21を着脱自在のユニット38とし
た実施態様も可能である（図５）。
ユニット38は、複数の部品39、40から成り、そしてそ
れは補修の便宜から、仕切り壁20の対応するポート41、
42に挿入可能である。部品39、40は、ボルト連結43また
はキャッチ（図５には図示せず）により仕切り壁20に取
り付けられている。
混合気が弁23から燃焼室８に供給される場合、２サイ
クルエンジンは、ヘッド13に取り付けられた点火プラグ
14を具備している。
燃料が、ヘッド13に取り付けられた特別のノズル44か
ら燃焼室８に供給される他の実施態様も可能である（図
６）。この場合、点火プラグ14は設けられなくてもよ
い。この場合、圧縮された空気が弁23から燃焼室８に供
給される。
可能な変形例として、吸気マニホルド５は、仕切り部
45によって分割され、二つの通路46、47を有する。通路
47は、弁４を介して第１の吸気室６と連通し、通路46
は、弁18を介して第２の吸気室17と連通する。
空気は一方の通路又は両方の通路46、47を介して供給
される。後者の場合、空気は、一方の通路、つまり46を
介して供給され、混合気は、他方の通路47を介して供給
される。
ノズル44を、バイパスマニホルド９（図７）に取り付
けてもよい。
可能な変形例として、バイパスマニホルド９（図８）
は二つの通路48、49を有する。通路48は、弁11によって
第１の吸気室６と連通し、更に弁23によって燃焼室８と
連通する。通路49は、弁21によって第２の室17と連通
し、燃焼室８の入口に取付けられた追加の弁50によって
燃焼室８と連通する。
エンジンのクランクケース52に取付けられたクランク
機構51を図１に更に示す。クランクケース内には、潤滑
のためのオイル53と、（図１には図示しない）オイルポ
ンプとが存在する。潤滑機構は図面に示していない。
可能な変形例として、ポート３（図９）、19、22、10
はシリンダ１の側部表面の中央部分に製作される。
内燃エンジンは以下のように作動する。
圧縮ストロークの開始 下死点から主ピストン２（図１）は上方に移動する。
排気ウィンドウ12は閉鎖され、主ピストン２は、シリン
ダ１の燃焼室８内に配置された混合気を圧縮する。同時
に、第２の吸気室17の混合気が圧縮される。そこで、弁
は開放し、吸気マニホルド５から混合気が第１の吸気室
６内に流入する。
圧縮ストロークの最後 主ピストン２は上方に移動を続ける。同時に、追加の
ピストン15によって第２の室17内で圧縮される混合気
は、弁21及び23を介して燃焼室８内に流入する。圧縮ス
トロークの最後に、混合気は、点火プラグ14からの電気
スパークによって爆発する。
爆発ストローク 電気スパークに続いて、主ピストン２は、上死点を通
過し、下方に移動し始める。吸気弁４が閉鎖され、かつ
吸気弁11及び弁23が燃焼室８内の高圧によって閉鎖され
ているために、室６内の混合気は圧縮される。弁21が閉
鎖されているため、下方への追加のピストン15の動作と
同時に、吸気マニホルド５からの混合気が、弁18を介し
て室17内に吸引される。
掃気 主ピストン２は下方に移動する。主ピストン２が下死
点に到達する前に、主ピストン２はシリンダ１の壁の排
気ポート12を開放する。排気ガスはポート12から排出
し、燃焼室８内の圧力は迅速に減少する。弁23は開放
し、混合気は、マニホルド９を介して室６から室８内に
流入し、爆発し、排気混合気は外側に付勢される。
主ピストン２及び主ピストン２に剛性に結合された追
加のピストン15は下死点に位置し、燃焼室８の排気は除
去され、室６は圧縮されかつ空にされ、室17は混合気で
満たされる。
ピストン２、15は上方に移動し、新しい圧縮ストロー
クが開始する。
主ピストン２が上方に移動する際、主ピストン２はポ
ート12を閉鎖し、室６から供給されるすべての混合気は
室８内に残ったままである。室17からの混合気はこの混
合気に加えられる。
つまり、燃焼室８内の混合気の量は２倍にされ、エン
ジンの特有の動力が増加される。
２サイクルモードでの作動により、動力及びトルクは
1.5倍から２倍まで増加可能である。
この場合、空気はマニホルド５を通じて供給され、空
気が圧縮される。その場合、ディーゼル燃料はノズル43
（図６）を介して室８内に供給される。
産業上の適用可能性 ２サイクル内燃エンジンは、自動車両、飛行機、農業
機械、すき、小型トラクタ、ガソリン動力のこぎり、
船、ディーゼルエンジン車両に取付け可能である。
このエンジンは、保守点検が容易であり、環境を清潔
に保つことが容易であり、従来の技術に比べて、小さい
寸法で大きい動力を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 33/12 F02B 25/00 F02B 25/06 F02B 33/10

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】２サイクル内燃エンジンであって、主ピス
    トンを備えたシリンダを具備し、該シリンダはポートを
    有し、該ポート内に吸気弁が配置されて吸気マニホルド
    から第１の吸気室内に混合気を供給するようになってお
    り、該第１の吸気室は主ピストン下方に配置されてお
    り、かつクランク室から隔離されており、かつバイパス
    マニホルドを介して主ピストン上方の燃焼室と連通され
    ており、バイパスマニホルドにはその入口に配置された
    吸気弁が設けられて第１の吸気室から燃焼室内に混合気
    を供給するようになっており、排気ガスを燃焼室から排
    出するウィンドウを具備し、該ウィンドウがシリンダ壁
    面上に配置されている２サイクル内燃エンジンにおい
    て、クランク室と主ピストン間のシリンダ内に配置され
    て主ピストンに強固に連結された追加のピストンと、第
    ２の吸気室とを具備し、該第２の吸気室は、第１の吸気
    室と追加のピストン間に配置され、かつ仕切り壁により
    第１の吸気室から隔離され、かつ第２の吸気室への入口
    に設けられたポート内に取り付けられかつその流入部が
    吸気マニホルドに対面された弁を介して吸気マニホルド
    と連通されると共に、第２の吸気室からの出口に設けら
    れたポート内に取り付けられかつその流入部が第２の吸
    気室に対面された弁を介してバイパスマニホルドと連通
    され、燃焼室への入口においてバイパスマニホルド内に
    配置されかつその流入部が第１および第２の吸気室に対
    面された弁を具備した２サイクル内燃エンジン。
  2. 【請求項２】上記バイパスマニホルドが上記シリンダ壁
    内およびシリンダヘッド内の通路の形で形成されてお
    り、該バイパスマニホルドの一端がシリンダヘッド内に
    形成されたポートを介して上記燃焼室と連通しており、
    バイパスマニホルドの他端が上記第１および第２の吸気
    室と連通している請求項１に記載の２サイクル内燃エン
    ジン。
  3. 【請求項３】上記バイパスマニホルドがパイプラインの
    形で形成されており、該バイパスマニホルドの一端がシ
    リンダヘッド内に形成されたポートを介して上記燃焼室
    と連通しており、バイパスマニホルドの他端が上記第１
    および第２の吸気室と連通している請求項１に記載の２
    サイクル内燃エンジン。
  4. 【請求項４】上記バイパスマニホルドに冷却手段を設け
    た請求項２または３に記載の２サイクル内燃エンジン。
  5. 【請求項５】上記バイパスマニホルドに加熱手段を設け
    た請求項２または３に記載の２サイクル内燃エンジン。
  6. 【請求項６】上記バイパスマニホルドに取り付けられた
    逃がし弁を具備した請求項２または３に記載の２サイク
    ル内燃エンジン。
  7. 【請求項７】上記主ピストンおよび追加のピストンがロ
    ッドを介して互いに強固に連結されており、上記バイパ
    スマニホルドが該ロッド内と主ピストンおよび追加のピ
    ストンの本体内とに形成されて互いに連通する通路を具
    備し、上記第１の吸気室からの出口に設けられた上記弁
    が主ピストンの本体内に形成された通路内に取り付けら
    れ、上記第２の吸気室からの出口に設けられた上記弁が
    追加のピストンの本体内に形成された通路内に取り付け
    られ、上記燃焼室への入口においてバイパスマニホルド
    に取り付けられた弁が主ピストンの本体内に配置されて
    いる請求項１に記載の２サイクル内燃エンジン。
  8. 【請求項８】上記第１および第２の吸気室の入口および
    出口に取り付けられた上記弁が上記シリンダの外壁上に
    配置された取り外し可能なユニットの形で形成されてい
    る請求項１から７までのいずれか一項に記載の２サイク
    ル内燃エンジン。
  9. 【請求項９】点火栓をシリンダヘッドに設けた請求項１
    から８までのいずれか一項に記載の２サイクル内燃エン
    ジン。
  10. 【請求項１０】シリンダヘッドに設けられた燃料噴射ノ
    ズルを具備した請求項１から８までのいずれか一項に記
    載の２サイクル内燃エンジン。
  11. 【請求項１１】バイパスマニホルドに設けられた燃料噴
    射ノズルを具備した請求項９に記載の２サイクル内燃エ
    ンジン。
  12. 【請求項１２】上記吸気マニホルドが二つの通路を具備
    し、これら通路の一方が、上記第１の吸気室への入口に
    おいて仕切り壁に設けられた上記弁を介して上記第１の
    吸気室と連通し、上記通路の他方が、上記第２の吸気室
    への入口において仕切り壁に設けられた上記弁を介して
    上記第２の吸気室と連通する請求項１から11までのいず
    れか一項に記載の２サイクル内燃エンジン。
  13. 【請求項１３】上記バイパスマニホルドが二つの通路を
    具備し、これら通路の一方が、上記第１の吸気室からの
    出口に設けられた弁を介して上記第１の吸気室と、上記
    燃焼室への入口に設けられた弁を介して上記燃焼室と連
    通し、上記通路の他方が、上記第２の吸気室からの出口
    に設けられた弁を介して上記第２の吸気室と連通し、上
    記燃焼室への入口に追加の弁が設けられ、該追加の弁を
    介して、上記バイパスマニホルドの上記第２の通路が、
    上記燃焼室と連通する請求項１から12までのいずれか一
    項に記載の２サイクル内燃エンジン。
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