JPH04179840A - 副燃焼室付２サイクルガソリン噴射機関 - 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〕 本発明は副燃焼室付２サイクルガソリン噴射機関に関す
る。

〔従来の技術〕

噴口を介して主燃焼室内に連通ずる副燃焼室を具え、副
燃焼室内に燃料噴射弁と点火栓を配置して燃料噴射弁か
らガソリンを噴射するようにした副燃焼室付２サイクル
ガソリン噴射機関が公知である（特開昭４９−１３３７
０６号公報参照）。この２サイクル機関は副燃焼室が全
燃焼室の容積の大部分を占めており、従ってこの２サイ
クル機関では実質的に全燃焼が副燃焼室内にて行われる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでオープンチャンバ型の燃焼室において、機関負
荷にかかわらずに点火栓の周りに着火可能な混合気領域
を形成すると共に、この着火可能な混合気領域の周りに
機関低負荷運転時には空気のみからなる領域を形成し、
機関負荷が高くなるにつれて着火可能な混合気領域の周
りの領域を次第に濃い混合気領域に形成することができ
れば、機関負荷にかかわらずに良好な着火が得られると
共に機関負荷が高くなるにつれて機関出力を良好に増大
せしめることができる。しかしながら点火栓は点火栓か
らの火炎伝播距離を全体的に短くするためにシリンダヘ
ッド内壁面の中心部に配置することが必要である。この
ように広い燃焼室の中心部に配置された点火栓の周りに
着火可能な混合気を集めることは実際には困難であり、
通常は混合気が燃焼室内全体に拡散してしまうために、
機関低負荷運転時に点火栓周りの混合気が薄くなって着
火が困難となる。上述の特開昭４９−１３３７０６号公
報に記載されている全燃焼が副燃焼室内にて行われる２
サイクル機関でもオーブンチャンバ型燃焼室と同じであ
って機関低負荷運転時に点火栓周りに着火可能な混合気
を形成することが難しく、斯くして良好な着火を得るこ
とが困難である。

ところが全燃焼室の容積の３０パーセントから７０パー
セント程度の容積を占める副燃焼室を具えた内燃機関で
は副燃焼室が成る程度閉鎖空間となっており、しかも副
燃焼室が主燃焼室の上方に配置されているので、機関低
負荷運転時に副燃焼室内に着火可能な混合気を集めやす
い。

本発明は、機関負荷にかかわらずに副燃焼室内に着火可
能な混合気を形成すると共に、主燃焼室内に機関低負荷
運転時には空気のみからなる領域を形成し、機関中負荷
運転時には主燃焼室内に火炎伝播可能な比較的稀薄な混
合気を形成し、それによって良好な着火とそれに続く良
好な燃焼を得ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明によれば噴口を介して
主燃焼室内に連通ずる副燃焼室を具え、副燃焼室内に燃
料噴射弁と点火栓を配置して燃料噴射弁からガソリンを
噴射するようにした副燃焼室材２サイクルガソリン噴射
機関において、副燃焼室の容積を全燃焼室の容積の３０
パーセントから７０パーセント程度とし、燃料噴射弁か
らの少くとも一部のガソリン噴射方向を噴口に指向させ
、機関低負荷運転時には噴口から副燃焼室内に流入する
空気流によって全噴射ガソリンが実質的に副燃焼室内に
留まるように上述の空気流の流速が比較的早い圧縮行程
後半に燃料噴射弁からガソリンを噴射させ、機関中負荷
運転時には一部の噴射ガソリンが主燃焼室内に流入する
ように機関低負荷運転時に比べて上述の空気流の流速が
遅い掃気行程後半または圧縮行程前半に燃料噴射弁から
第１回目のガソリン噴射を行うと共にその後圧縮行程後
半に第２回目のガソリン噴射を行うようにしている。

〔作　用〕

機関低負荷運転時には噴口から副燃焼室内に流入する空
気流によって全噴射ガソリンが実質的に副燃焼室内に留
められ、斯くして副燃焼室内に着火可能な混合気が形成
される。機関中負荷運転時には、第１回目のガソリン噴
射によって主燃焼室内および副燃焼室内に火炎伝播可能
な比較的稀薄な混合気が形成されると共に、第２回目の
ガソリン噴射による噴射ガソリンは実質的にそのすべて
が副燃焼室内に留められるので副燃焼室内に着火可能な
混合気が形成される。

〔実施例〕

第１図から第３図を参照すると、１は２サイクル内燃機
関本体、２はシリンダブロック、３はピストン、４はシ
リンダヘッド、５はピストン３の平坦頂面とシリンダヘ
ッド４の平坦内壁面間に形成された主燃焼室、６は一対
の給気弁、７は給気ボート、８は一対の排気弁、９は排
気ボート、１゜はシリンダへラド４内に形成された副燃
焼室、１１は副燃焼室ｌＯと主燃焼室５を連通する噴口
、１２は副燃焼室１０内に配置された点火栓、１３は副
燃焼室１０の頂部に配置された燃料噴射弁を夫々示し、
第３図に示されるようにシリンダヘッド４の内壁面上に
は給気弁６のほぼ全開弁期間に亘って排気弁８側の給気
弁６開口を覆うマスク壁１４が形成されている。第１図
から第３図に示す実施例では副燃焼室１０の容積は主燃
焼室５の容積とほぼ等しく形成されているが副燃焼室１
０の容積は全燃焼室の容積の３０パーセントから７０パ
ーセント程度に形成することができる。

第４図および第５図に給気弁６右よび排気弁８の開閉弁
時期、燃料噴射弁１３からのガソリン噴射時期の一例を
示す。なお第４図は機関低回転運転時、第５図は機関高
回転運転時を夫々示している。

第１図から第３図に示す実施例では第４図および第５図
に示されるように排気弁８が給気弁６よりも先に開弁し
、先に閉弁する。給気弁６が開弁すると新気はマスク壁
１４と反対側の給気弁６の開口から主燃焼室５内に流入
し、次いでこの新気は給気弁６下方のシリンダボア内壁
面に沿って下降した後、第３図において矢印Ｗで示され
るようにピストン３の頂面に沿って進む。このようにマ
スク壁１４を設けることによって新気が主燃焼室５内を
ループ状に流れ、斯くして良好な掃気が行われることに
なる。次いで下死点ＢＤＣを過ぎてピストン３が上昇し
はじめてから暫らくすると排気弁８が閉弁する。排気弁
８が閉弁する頃になると給気弁６の開口面積はかなり小
さくなっており、従って排気弁８が閉弁する頃になると
ピストン３の上昇作用によって主燃焼室５内の空気の圧
縮作用が開始される。主燃焼室５内の空気の圧縮作用が
開始されて主燃焼室５内の圧力が副燃焼室１０内の圧力
よりも高くなると主燃焼室５内の空気が噴口１１を介し
て副燃焼室１０内に流入しはじめる。主燃焼室５内の圧
縮空気圧と副燃焼室１０内の圧力との圧力差はピストン
３が上昇するにつれて次第に大きくなり、この圧力差は
上死点前ＢＴＤＣ３０”程度で最大となる。従って第６
図に示されるように主燃焼室５内から副燃焼室１０内に
向けて噴口１１内を流れる空気の流速Ｖは排気弁８が閉
弁する頃からピストン３が上昇するにつれて次第に速く
なり、この流速Ｖは上死点前ＢＴＤＣ３０°程度で最大
となる。

ところで第１ｒＩＩＪから第３１１ｉｌＪに示される実
施例では燃料噴射弁１３からのガソリン噴射方向は噴口
１１の内周壁面１１ａ上に指向されており、従って第７
図（Ａ）、第８図（Ａ）、第８図（Ｂ）および第９図（
Ａ）においてＦで示されるように燃料噴射弁１３からは
噴口１１の内周壁面１１ａに向けてガソリンが噴射され
る。この噴射ガソリンは貫徹力の強い比較的棒状をなし
、噴口内周壁面１１ａと衝突することによりガソリンの
霧化が促進されると共に衝突したガソリンが四方に飛散
する。第４図および第５図においてＩＩは機関低負荷運
転時におけるガソリン噴射時期、１１およびＬ２は機関
中負荷運転時におけるガソリン噴射時期、Ｉｈは機関高
負荷運転時におけるガソリン噴射時期を夫々示している
。

第４図から第６図までかられかるように機関低負荷運転
時には上死点前ＢＴＤＣ３０°付近で、即ち噴口１１内
の空気流速Ｖが最大となる付近で噴射作用が完了せしお
られる。機関低負荷運転時には噴射期間工ｌが比較的短
かく、従って噴口１１内の空気流速Ｖがかなり速いとき
に噴射が行われることになる。このように噴口１１内の
空気流速Ｖがかなり速いときに噴射が行われると第７図
（Ａ）に示されるように噴射されたガソ′リンＦは噴口
内周壁面１１ａに衝突後、噴口１１から副燃焼室ｌｏ内
に向かう空気流２によって主燃焼室５内に侵入すること
が阻止される。従ってこのときには噴射されたガソリン
Ｆは副燃焼室１０内に留められ、第７図（Ｂ）に示すよ
うに副燃焼室１０内に着火可能な均一な混合気が形成さ
れる。一方、このとき主燃焼室５は空気のみによって、
実際には残留既燃ガスを含んだ空気のみによって満たさ
れている。斯くして副燃焼室１０内に集められた着火可
能な均一混合気が点火栓１２によって着火せしめられ、
その結果良好な着火とそれに続く良好な燃焼が得られる
。

次に機関中負荷運転時におけるガソリン噴射方法につい
て説明する。第４図から１６図に示されるように機関中
負荷運転時には２回に分けてガソリン噴射が行われ、噴
口１１内の空気流速Ｖが比較的遅い掃気行程後半または
圧縮行程前半に燃料噴射弁１３から第１回目のガソリン
噴射工、が行われる。このように噴口１１内の空気流速
Ｖが遅いときに噴射が行われると第８図（Ａ）に示され
るように噴射されたガソリンＦは噴口内周壁面１１ａに
衝突後四方に飛散し、このとき噴口内周壁面１１ａの軸
線方向がシリンダブロック２の軸線に対して斜めに傾斜
しているので四方に飛散したガソリンＦの一部は主燃焼
室５内に侵入し、四方に飛散したガソリンＦの残りの部
分は副燃焼室１０内に侵入する。ところで、上述したよ
うに掃気行程中に主燃焼室５内をループ状に流れる空気
Ｗ（第３図参照）によって主燃焼室５内には垂直面内で
旋回する旋回流Ｘが発生せしめられる。主燃焼室５内に
侵入したガソリンＦはこの旋回流Ｘによって主燃焼室５
内に拡散される。一方、副燃焼室１０内に侵入したガソ
リンＦは、ピストン３が上昇するにつれて次第に増勢さ
れる噴口１１から副燃焼室１０内に向かう空気流Ｚによ
って副燃焼室５内に拡散される。

斯くして第８図（Ｂ）に示すように主燃焼室５内および
副燃焼室１０内に均一の混合気が形成されることになる
。なお、ガソリン噴射が２回に分けて行われるので第１
回目のガソリン噴射１１によって主燃焼室５内および副
燃焼室１０内に形成される混合気はかなり稀薄な混合気
である。

次いで第８図（Ｂ）に示されるように圧縮行程後半に第
２回目のガソリン噴射１＋ａ２が行われる。

この第２回目のガソリン噴射■。２は機関低負荷運転時
の場合と同様に噴口１１内の空気流速Ｖがかなり速いと
きに行われるので、噴射されたガソリンＦは噴口１１か
ら副燃焼室１０内に向かう空気流２によって主燃焼室５
内に侵入することが阻止される。

従って第２回目のガソリン噴射１７２において噴射され
たガソリンＦは副燃焼室１０内に留められる。

斯くして第８図（Ｃ）示すように副燃焼室１０内に着火
可能な均一混合気が形成されると共に主燃焼室５内に火
炎伝播可能な比較的稀薄な混合気が形成され、その結果
良好な着火とそれに続く良好な燃焼が得られる。

次に機関高負荷運転時におけるガソリン噴射方法につい
て説明する。第４図から第６図に示されるように機関高
負荷運転時には噴口１１内の空気流速Ｖが比較的遅い掃
気行程後半または圧縮行程前半に燃料噴射弁１３からガ
ソリン噴射１ｈが行われ、例えば上死点前ＢＴＤＣ１０
５°程度で噴射作用が完了せし給られる。このように噴
口１１内の空気流速Ｖが遅いときに噴射が行われると第
９図（Ａ）に示すように噴射されたガソリンＦの一部が
主燃焼室５内に侵入する。第９図（Ａ）および（Ｂ）に
示すように主燃焼室５内に侵入したガソリンＦは旋回流
Ｘによって主燃焼室５内に拡散される。一方、副燃焼室
１０内に侵入したガソリンＦは、ピストン３が上昇する
につれて次第に増勢される噴口１１から副燃焼室１０内
に向かう空気流Ｚによって副燃焼室１０内に拡散される
。斯くして機関高負荷運転時に噴射される多量のガソリ
ンが副燃焼室１０内および主燃焼室５内にほぼ均一に拡
散される。その結果、第９図（Ｃ）に示すように副燃焼
室１０内に着火可能な混合気が形成されると共に主燃焼
室５内にもほぼ同程度に濃い混合気が形成される。斯く
して良好な着火とそれに続く空気利用率の高い良好な燃
焼が得られ、所要の機関高出力が得られる。

〔発明の効果〕

機関低負荷運転時には副燃焼室内に着火可能な混合気が
集められるので良好な着火とそれに続く良好な燃焼を得
ることができる。機関中負荷運転時には副燃焼室内に着
火可能な混合気が形成されると共に主燃焼室内に火炎伝
播可能な比較的稀薄な混合気が形成され、斯くして良好
な着火と空気利用率の高い良好な燃焼を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図のＩ−Ｉ線に沿ってみた２サイクル機関
の側面断面図、第２図は第１図のシリンダヘッドの底面
図、第３図はピストンが下死点にあるときの第２図の■
−■線に沿ってみた断面図、第４図は機関低回転運転時
における給排気弁の開弁時期およびガソリン噴射時期を
示す線図、第５図は機関高回転運転時における給排気弁
の開弁時期およびガソリン噴射時期を示す線図、第６図
はクランク角と噴口内を流れる空気の流速との関係を示
す線図、第７図は機関低負荷運転時における主燃焼室内
および副燃焼室内の様子を説明するための図、第８図は
機関中負荷運転時における主燃焼室内および副燃焼室内
の様子を説明するための図、第９図は機関高負荷運転時
における主燃焼室内および副燃焼室内の様子を説明する
ための図である。 ５・・・主燃焼室、　　　１０・・・副燃焼室、１１・
・・噴口、　　　　　１２・・・点火栓、１３・・・燃
料噴射弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　噴口を介して主燃焼室内に連通する副燃焼室を具え、
   副燃焼室内に燃料噴射弁と点火栓を配置して燃料噴射弁
   からガソリンを噴射するようにした副燃焼室付２サイク
   ルガソリン噴射機関において、上記副燃焼室の容積を全
   燃焼室の容積の３０パーセントから７０パーセント程度
   とし、上記燃料噴射弁からの少くとも一部のガソリン噴
   射方向を上記噴口に指向させ、機関低負荷運転時には噴
   口から副燃焼室内に流入する空気流によって全噴射ガソ
   リンが実質的に副燃焼室内に留まるように該空気流の流
   速が比較的早い圧縮行程後半に燃料噴射弁からガソリン
   を噴射させ、機関中負荷運転時には一部の噴射ガソリン
   が主燃焼室内に流入するように機関低負荷運転時に比べ
   て上記空気流の流速が遅い掃気行程後半または圧縮行程
   前半に燃料噴射弁から第１回目のガソリン噴射を行うと
   共にその後圧縮行程後半に第２回目のガソリン噴射を行
   うようにした副燃焼室付２サイクルガソリン噴射機関。