JPH10205335A - Two-cycle engine provided with exhaust timing variable valve - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve fuel consumption and exhaust gas characteristics by throttling exhaust gas to be discharged from a cylinder through a process of closing an exhaust timing variable valve in the irregular combustion range of an engine, by heating intake air not yet allowed to flow into the cylinder by exhaust gas, and by improving combustion. SOLUTION: Exhaust gas on the upstream side of an exhaust timing variable valve 10 is allowed to the downstream side of the exhaust timing variable valve 10 after being introduced to a heat exchanging part 17. Exhaust gas to be discharged from a cylinder 1 is throttled by closing the exhaust timing variable valve 10 according to the operating state of the engine, intake air not yet allowed to flow into the cylinder is heated in the heat exchanging part 17 by exhaust gas to be introduced by bypassing the exhaust timing variable valve 10, and the combustion state in the irregular combustion range is improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は排気タイミング可変弁付
２サイクル機関に係わり、シリンダー内から排出される
排ガスを絞ると共にこの排ガスによってシリンダー内に
流入する以前の給気を加熱して不整燃焼域の燃焼状態を
改善したものに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-cycle engine equipped with a variable exhaust timing valve, which throttles exhaust gas discharged from a cylinder and heats the supply air before flowing into the cylinder by the exhaust gas to improve the irregular combustion zone. To improved combustion conditions.

【０００２】[0002]

【従来の技術】一般に２サイクル機関は図１に示す如く
ピストン２の上昇行程では気化器、リード弁６を介して
吸気通路５から給気（混合気）がクランク室３内に導入
され、ピストン２の下降行程において排気通路８が開か
れるとシリンダー１内の既燃ガスは排出され、続いて掃
気通路７が開かれると、クランク室３内の圧縮された給
気はシリンダー１内に流入して既燃ガスを排気通路８内
へ追い出す（掃気過程）。この様な掃気過程を経てシリ
ンダー１内に残留した給気はピストン２の上昇行程によ
り圧縮され、上死点付近で点火されて燃焼し、爆発力は
発生する様になっている。１０は排気タイミング可変弁
で（公知のものである）。排気通路８の排気タイミング
（ピストン２により排気通路８が開閉されるタイミン
グ）を可変にするに際し排気通路８の入口部におけるシ
リンダー内周面に相当する面と微小ギャップを保持しつ
つ移動（回転移動）する制御部９を有しており、図示の
位置より右方向に回転するほど（高速回転域ほど）排気
通路８は早く開く。排気タイミング可変弁１０はワイヤ
１１を介してサーボモーター１２により駆動される様に
なっている。即ち、機関の回転速度を検出するセンサー
１３から得た回転速度信号がマイクロコンピューター１
４に入力され、演算されてサーボモーター１２に出力信
号を送る。この出力信号はマイクロコンピューター１４
に予め記憶させた機関回転速度と望ましい排気タイミン
グ可変弁１０の開度との関係に従うものであり、この出
力信号によりサーボモーター１２は駆動され、機関の回
転速度に応じて排気タイミング可変弁１０を制御するの
である。かくして全回転域にわたってトルク、出力を高
める手段とするのである。さて以上の様な２サイクル機
関ではアイドル状態や低負荷域では給気比が小さく、即
ちシリンダー内新気に比し既燃残留ガスの量的割合が非
常に大で、失火が多発して不整燃焼を引き起していた。2. Description of the Related Art Generally, in a two-stroke engine, as shown in FIG. 1, during a rising stroke of a piston 2, air (mixture) is introduced into a crank chamber 3 from an intake passage 5 through a carburetor and a reed valve 6, and the piston When the exhaust passage 8 is opened in the descending stroke of 2, the burned gas in the cylinder 1 is discharged, and when the scavenging passage 7 is subsequently opened, the compressed supply air in the crank chamber 3 flows into the cylinder 1. The burned gas is driven out into the exhaust passage 8 (scavenging process). The supply air remaining in the cylinder 1 through such a scavenging process is compressed by the upward stroke of the piston 2, ignited near top dead center and burned, and explosive power is generated. Reference numeral 10 denotes a variable exhaust timing valve (known). When making the exhaust timing of the exhaust passage 8 (timing of opening and closing the exhaust passage 8 by the piston 2) variable, the exhaust passage 8 moves while maintaining a small gap with a surface corresponding to the inner circumferential surface of the cylinder at the inlet of the exhaust passage 8 (rotational movement). ), The exhaust passage 8 opens earlier as it rotates clockwise from the position shown in the figure (higher speed range). The variable exhaust timing valve 10 is driven by a servo motor 12 via a wire 11. That is, the rotation speed signal obtained from the sensor 13 for detecting the rotation speed of the engine is transmitted to the microcomputer 1.
4 and output to the servomotor 12 after being calculated. This output signal is supplied to the microcomputer 14
The servo motor 12 is driven by the output signal, and the variable exhaust timing variable valve 10 is driven in accordance with the engine rotation speed. Control it. Thus, a means for increasing the torque and the output over the entire rotation range is provided. By the way, in the two-cycle engine described above, the supply ratio is small in the idling state or the low load region, that is, the ratio of the burned residual gas is very large compared to the fresh air in the cylinder, and misfiring occurs frequently and irregularities occur. Burning.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする問題点】本発明の目的は、機
関の不整燃焼域において排気タイミング可変弁を閉じる
事によりシリンダー内から排出される排ガスを絞ると共
にこの排ガスによりシリンダー内に流入する以前の給気
を加熱し、燃焼を改善して燃費や排ガス特性を改善する
ところにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce exhaust gas exhausted from a cylinder by closing an exhaust timing variable valve in an irregular combustion zone of an engine, and to reduce the exhaust gas before flowing into the cylinder by the exhaust gas. Heating the air supply improves combustion to improve fuel economy and exhaust gas characteristics.

【０００４】[0004]

【問題点を解決する為の手段】本発明は従来の欠点を解
決する為に排気タイミング可変弁付２サイクル機関にお
いて、排気タイミング可変弁の上流側の排ガスを熱交換
部に導入した後に排気タイミング可変弁の下流側へ流す
構成とし、機関の運転状態に応じて排気タイミング可変
弁を閉じる事によってシリンダー内から排出される排ガ
スに絞りを加えると共にシリンダー内へ流入する以前の
給気を排気タイミング可変弁をバイパスして導入される
排ガスにより熱交換部において加熱し、不整燃焼域の燃
焼状態を改善する様に構成したのである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a two-stroke engine with a variable exhaust timing valve for solving the conventional drawbacks. With a configuration that flows downstream of the variable valve, the exhaust timing variable valve is closed according to the operating condition of the engine to add throttle to exhaust gas discharged from the cylinder and to change the exhaust timing of the supply air before flowing into the cylinder. The exhaust gas introduced by bypassing the valve is heated in the heat exchange section to improve the combustion state in the irregular combustion zone.

【０００５】[0005]

【作用】アイドル状態や低負荷域等の不整燃焼域で排気
タイミング可変弁を閉じる事によって、シリンダー内か
ら排出される排ガスに絞りを加えると共にシリンダー内
へ流入する以前の給気を排気タイミング可変弁をバイパ
スして導入される排ガスにより熱交換部において加熱す
る様に構成する。これによりシリンダー内に残留する高
温の既燃ガス量が増えると共に新気の温度も上昇してい
るから、圧縮始めの給気温度が上り、圧縮端温度も上昇
して自己着火を引き起す事ができる。この自己着火は既
燃残留ガス中の活性基（−ＯＨ，ＣＨ−等）が上死点付
近で混合気に点火するエネルギー源となって無数の点で
ほぼ同時に起るもので、ノックの様な急激な圧力上昇は
なく、静粛である。従って不整燃焼は解消し、完全燃焼
が達成される。[Function] By closing the variable exhaust timing valve in an irregular combustion area such as an idle state or a low load area, the exhaust gas discharged from the cylinder is throttled, and the supply air before flowing into the cylinder is exhausted. Is configured to be heated in the heat exchange section by exhaust gas introduced by bypassing the gas. As a result, the amount of high-temperature burned gas remaining in the cylinder increases and the temperature of fresh air also rises, so that the supply air temperature at the start of compression rises, the compression end temperature rises, and self-ignition may occur. it can. This self-ignition occurs almost simultaneously at an infinite number of points, as active groups (-OH, CH-, etc.) in the burned residual gas become energy sources for igniting the air-fuel mixture near top dead center. There is no sudden increase in pressure, and it is quiet. Therefore, irregular combustion is eliminated and complete combustion is achieved.

【０００６】[0006]

【実施例】図２（イ）は本発明により排気タイミング可
変弁付２サイクル機関の一実施例で、排気通路８には排
気タイミング可変弁１０が備えられ、この上流側の排ガ
スを流入路１５を介して吸気通路５の周囲を包む様に形
成された熱交換部１７へ導入し、更に流出路１６を介し
て排気タイミング可変弁１０の下流側へ流す様に構成し
てある。この場合、流入路１５又は流出路１６にオリフ
ィスを備えて排ガス導入量を規制しても良く、シリンダ
ー１内へ流入する以前の給気は熱交換部１７で加熱され
る。本発明における排気タイミング可変弁１０は従来と
同様にサーボモーター１２により駆動されるが、アクセ
ルレバー（又はアクセルペダル）の開度を検出するセン
サーからの信号もマイクロコンピューター１４に入力
し、より細かく制御する必要がある。機関の不整燃焼域
では排気タイミング可変弁１０は図示の如く閉じており
（全閉又は僅か開いても良い）。排気通路８を流れる排
ガスの全量又はほぼ全量が熱交換部１７に導入され、シ
リンダー１内へ流入する以前の給気を加熱すると共にシ
リンダー１内から排出される排ガスに絞りが加えられる
（その様に流入路１５又は流出路１６の有効断面積が定
められている）。不整燃焼域は一般には機関のアイドル
状態や低負荷域であるから、この領域で排気タイミング
可変弁１０を閉じ、全開又は僅かに開とする。不整燃焼
が発生しない領域、即ち機関の中負荷や高負荷域では排
気タイミング可変弁１０を開き、図１の如く排気タイミ
ングを変化させ得る位置まで回動させる（熱交換部１７
への排ガス導入は自動的に停止する）。この場合、図示
の如く排気タイミング可変弁１０の流入路１５の入口部
との位置関係を適切に選択すると、流入路１５の入口部
の流入有効断面積（排ガス流入の為の有効断面積）を変
化させる事ができる。即ち、排気タイミング可変弁１０
を開いてゆくと、その先端部により流入路１５の入口部
の流入有効断面積が減少して熱交換部１７に導入される
排ガスの量が減り、前記先端部が流入路１５の入口部を
完全に通過すると、排ガスの導入が自動的に停止する様
になるのである（尚、図２（ハ）の如く排気タイミング
可変弁１０の先端部により流出路１６の出口部の流出有
効断面積を変化させて、熱交換部１７に導入される排ガ
スの量を制御する事もできる）。２サイクル機関では一
般に低負荷域でも高速域では冷却損失が小さく、従って
シリンダー内温度は十分に高く保たれるから、自己着火
の必要条件は満たされ、異状燃焼を防ぐ上からも排気タ
イミング可変弁１０は十分に開いた方が良い事が考えら
れる。以上の如く排気タイミング可変弁１０は機関の運
転状態に応じて最適制御されるのである。図２（イ）で
はシリンダー１内に流入する以前の給気を加熱するに当
って、熱交換部１７を吸気通路５の周囲に形成したが、
図２（ロ）の如く掃気通路７の周囲に形成しても良い。FIG. 2 (a) shows an embodiment of a two-cycle engine with a variable exhaust timing valve according to the present invention. Through the heat exchange section 17 formed so as to wrap around the intake passage 5, and further flow through the outflow path 16 to the downstream side of the exhaust timing variable valve 10. In this case, an orifice may be provided in the inflow path 15 or the outflow path 16 to regulate the amount of exhaust gas introduced, and the supply air before flowing into the cylinder 1 is heated by the heat exchange unit 17. The variable exhaust timing valve 10 according to the present invention is driven by a servomotor 12 as in the prior art. However, a signal from a sensor for detecting the opening of an accelerator lever (or an accelerator pedal) is also input to the microcomputer 14 for more precise control. There is a need to. In the irregular combustion region of the engine, the exhaust timing variable valve 10 is closed as shown (it may be fully closed or slightly open). The entire amount or almost the entire amount of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 8 is introduced into the heat exchange unit 17, which heats the supply air before flowing into the cylinder 1 and restricts the exhaust gas discharged from the cylinder 1 (such as that). The effective sectional area of the inflow channel 15 or the outflow channel 16 is determined. Since the irregular combustion region is generally an engine idle state or a low load region, the exhaust timing variable valve 10 is closed and fully opened or slightly opened in this region. In a region where irregular combustion does not occur, that is, in a medium load or high load region of the engine, the exhaust timing variable valve 10 is opened and rotated to a position where the exhaust timing can be changed as shown in FIG.
The exhaust gas introduction to the system stops automatically.) In this case, if the positional relationship between the exhaust timing variable valve 10 and the inlet of the inflow passage 15 is appropriately selected as shown in the figure, the effective inflow area of the inlet of the inflow passage 15 (effective cross-sectional area for exhaust gas inflow) is reduced. Can be changed. That is, the exhaust timing variable valve 10
When the opening is opened, the leading end reduces the effective inflow cross-sectional area at the inlet of the inflow passage 15 and the amount of exhaust gas introduced into the heat exchange section 17 decreases. When the gas completely passes, the introduction of the exhaust gas is automatically stopped. (Note that, as shown in FIG. 2C, the leading end of the variable exhaust timing valve 10 reduces the effective cross-sectional area of the outlet of the outlet passage 16. By changing the amount, the amount of exhaust gas introduced into the heat exchange unit 17 can be controlled). In a two-stroke cycle engine, the cooling loss is generally small even in a low load range even in a high speed range, so that the temperature inside the cylinder is kept sufficiently high, so that the necessary condition for self-ignition is satisfied, and the exhaust timing variable valve is also used in order to prevent abnormal combustion. It is considered that 10 should be opened sufficiently. As described above, the exhaust timing variable valve 10 is optimally controlled according to the operating state of the engine. In FIG. 2A, the heat exchange portion 17 is formed around the intake passage 5 to heat the supply air before flowing into the cylinder 1.
It may be formed around the scavenging passage 7 as shown in FIG.

【０００７】[0007]

【発明の効果】本発明では機関のアイドル状態や低負荷
域等の不整燃焼域では排気タイミング可変弁１０を閉じ
る事により排ガスを絞ってシリンダー内既燃残留ガス量
を増すと共に排ガスによりシリンダー内へ流入する以前
の給気を加熱している為、圧縮始めの給気温度が大幅に
上昇して自己着火を引き起す事ができる。この自己着火
は極めて静粛な燃焼であり、前述の如く既燃残留ガス中
の活性基が上死点付近で混合気に点火するエネルギー源
となる事により引き起されるもので、圧縮始めの給気温
度の大幅上昇が前提である。かくして不整燃焼が解消さ
れて完全燃焼が達成され、燃費の大幅改善が可能とな
り、排ガスも浄化される。According to the present invention, in an irregular combustion region such as an engine idle state or a low load region, the exhaust timing variable valve 10 is closed to restrict the exhaust gas to increase the amount of burned residual gas in the cylinder and to enter the cylinder by the exhaust gas. Since the air supply before inflow is heated, the air supply temperature at the start of compression is significantly increased, and self-ignition can be caused. This self-ignition is extremely quiet combustion, and is caused by the fact that the active groups in the burned residual gas serve as an energy source for igniting the air-fuel mixture near the top dead center, as described above, and the supply at the start of compression starts. It is assumed that the air temperature rises significantly. Thus, irregular combustion is eliminated, complete combustion is achieved, fuel efficiency can be greatly improved, and exhaust gas is also purified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】従来の排気タイミング可変弁付２サイクル機関
の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional two-cycle engine with a variable exhaust timing valve.

【図２】本発明による排気タイミング可変弁付２サイク
ル機関を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a two-cycle engine with a variable exhaust timing valve according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１はシリンダー、２はピストン、３はクランク室、４は
気化器、５は吸気通路、６はリード弁、７は掃気通路、
８は排気通路、９は制御部、１０は排気タイミング可変
弁、１１はワイヤ、１２はサーボモーター、１３はセン
サー、１４はマイクロコンピューター、１５は流入路、
１６は流出路、１７は熱交換部である。1 is a cylinder, 2 is a piston, 3 is a crank chamber, 4 is a carburetor, 5 is an intake passage, 6 is a reed valve, 7 is a scavenging passage,
8 is an exhaust passage, 9 is a control unit, 10 is an exhaust timing variable valve, 11 is a wire, 12 is a servo motor, 13 is a sensor, 14 is a microcomputer, 15 is an inflow path,
16 is an outflow path, 17 is a heat exchange part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 掃気通路から流入する新気によってシリ
ンダー内の既燃ガスを排気通路内へ追い出す掃気過程を
有し、排気通路の排気タイミングを可変にするに際し前
記排気通路の入口部におけるシリンダー内周面に相当す
る面と微小ギャップを保持しつつ移動する制御部を有す
る排気タイミング可変弁を排気通路に備えた２サイクル
機関において、前記排気タイミング可変弁の上流側の排
ガスを熱交換部に導入した後に排気タイミング可変弁の
下流側へ流す構成とし、機関の運転状態に応じて前記排
気タイミング可変弁を閉じる事によってシリンダー内か
ら排出される排ガスに絞りを加えると共にシリンダー内
へ流入する以前の給気を前記排気タイミング可変弁をバ
イパスして導入される排ガスにより前記熱交換部におい
て加熱し、不整燃焼域の燃焼状態を改善する様にした事
を特徴とする排気タイミング可変弁付２サイクル機関。1. A scavenging process in which burned gas in a cylinder is expelled into an exhaust passage by fresh air flowing from a scavenging passage, and when the exhaust timing of the exhaust passage is made variable, the scavenging process is performed in the cylinder at an inlet of the exhaust passage. In a two-stroke engine provided with a variable exhaust timing valve having a control unit that moves while maintaining a small gap with a surface corresponding to a peripheral surface, exhaust gas upstream of the variable exhaust timing valve is introduced into a heat exchange unit in an exhaust passage. After that, the exhaust gas is flowed to the downstream side of the variable exhaust timing valve. By closing the variable exhaust timing valve in accordance with the operation state of the engine, the exhaust gas discharged from the cylinder is throttled and the supply before flowing into the cylinder is reduced. Air is heated in the heat exchange section by exhaust gas introduced by bypassing the exhaust timing variable valve, and irregular combustion is performed. A two-stroke engine with a variable exhaust timing valve, characterized in that the combustion state in the region is improved.