JPH01219314A - 二行程ガソリンエンジンの回転パイプバルブ構造 - 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） 本発明は一種の二行程ガソリンエンジンの回転パイプパ
ルプ構造であり、特に一種のクランクシャフトと同期し
て回転する（同方向あるいは逆方向）ロータリーバルブ
（Ｒｏｔａｒｙ　Ｖａｌｖｅ）装置を指している、その
ロータリーパルプ上の開口が時々タイミングと合わして
、パルプ座の上にある二つ通路と対合することを利用し
、ロータリーパルプの中に充填した圧縮空気が、バルブ
座の上にある二つ通路を経由して圧縮空気を排気口或い
はクランクシャフト箱に噴射する、このことによって新
鮮空気の外漏れを防止でき、しかもシリンダー内新鮮空
気の増圧もできる、もしくは掃気用空気流の圧力を増や
す作用とすることもできる；これで二行程ガソリンエン
ジンの進排気効率を機高させるものである。

（従来の技術） 二行程ガソリンエンジンは、構造簡単、造酒安い、保守
容易、それに出力安定など優点かあり、しかも同時に高
耗油率および高排気汚染などの欠点があるエンジンで、
今日エネルギー節約および環境保護の圧力が高まるとき
に、その問題点を解決しなければならない。

上述した高耗油率および高排気汚染など欠点の主因は、
エンジンが排気過程に、部分新しいシリンダーに入る混
合気が排気と一緒に排気口から直接排出されることであ
る、通常ではその排出量が２５から４０％に高速する。

普通、エンジンは排気管の長さおよびその中にある拡張
管とテーパー状パイプなど適当寸法の設計によって、排
気を拡張管とテーパー状パイプによって排気口に逆戻り
、その圧力波でシリンダーに適当な正圧および逆圧を提
供し、排気の排除促進および新気が排気管から排出する
のを防止する作用で、この正圧および逆圧波とエンジン
の進、排気タイミング配合することを排気タイミング合
せと言う、その理想的関係は、ピストンが下デッドポイ
ントにあるとき、入気口が間けられ、排気口が逆圧状態
である、逆に入気口が閑じてから排気口が閉じるまでの
間に、排気口は正圧状態である。但し圧力波の転送速度
（音速）はエンジンの回転速度と無関係であるから、排
気管の寸法が一旦設計して固定すれば、排気圧力波はあ
るエンジン回転速度の範囲内だけ、タイミング合せ効果
を果たすことができる、回転速度の範囲以外ではタイミ
ング合せ効果を果たすことができなくなり、逆に悪い効
果となる、例えば圧力波が早すぎると排気の逆圧を妨害
して、気体の交換率が低くなる、遅すぎると新気が外漏
れして、容積効果が低減してしまう。

（発明解決の問題点） 本発明の目的は噴射気流で排気口の外から新気の外漏れ
を防止する装置であり、その噴気タイミングはエンジン
の回転と同期合わして、故に任意回転速度とのタイミン
グ合わせを得られる、しかも排気圧力波に制限されるこ
ともなくなる。

本発明のもう一つ目的は上述した噴射気流でエンジンの
進気を増圧することで、即ち適量な空気を増加し、燃焼
を促進して、出力の機高および排気汚染の低減を図るも
のである。

本発明のもう一つ目的は上述した噴射気流でエンジンの
進気を増圧するおよび新気の外漏れを防止する機能を達
成するためのエンジン回転と同期配合の簡単なパルプ構
造を提供する。

上述した目的を達成するために、本発明はエンジン排気
口の外にシリンダー面の適当な位置で一つロータリーバ
ルブを設置する、一つ円形パイプおよび一つ大塵から組
成される、パイプの円周面に一つ開口があり、パイプの
回転に伴フて大塵の上ζこある二つ通路と対合する、そ
の二つ通路は別々排気口およびクランクシャフト箱へリ
ードされ、パイプ内部に導入した圧縮空気をこの二つ通
路に経由して排気口へ噴出して、新気の外漏れを防止す
る、あるいはクランクシャフト箱へ噴出して、エンジン
の還気を増圧する作用である。パイプの回転はエンジン
のクランクシャフトの回転と機械式の伝動連結であるか
ら、噴気とエンジンの回転と同期配合することが得られ
る。

二行程エンジンの点火（Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）が爆発した
あと、ピストンが下へ押えられ、そのとき排気口が開け
られ、シリンダー内の高圧廃気が自然方式でシリンダー
から排出する、そのあと入気口がオーブンされ、クラン
クシャフト箱の中に充満した圧縮された新鮮空気が入気
口からシリンダーに進入して掃気をする、しかも低圧廃
気を排気口へ押える。ピストンが下デッドポイント通過
して上昇して入気口を閏じようとしたとき、排気口はま
だ開けてあり、このとき回転パイプの開口がちょうどそ
の中の一つ通路と合わして（その通路は排気ロヘリード
する）、シかも高速気流を噴出する、これら高速気流は
排気口の附近に空気幕を形成して、新鮮空気の外漏れを
防止する。続いてピストンが継続して上に押えられ（回
転パイプも同期して回転する）、排気口が閏じられ、し
かも回転パイプの高速気流噴出動作も停止する。

ピストンが継続して上に上昇し、上デッドポイントの手
前であるとき、ロータリーパイプバルブにある開口がま
た別の通路口（その通路はクランクシャフト箱へリード
する）と対合して、しかも圧縮気流をクランクシャフト
箱内に噴出する：ピストンが上デッドポイントを通過し
たとき、ロータリーパイプバルブの圧縮気流の噴出動作
もまた停止する。続いてピストンが二行程エンジン動力
行程の作用で下へ動き、この運動がクランクシャフト箱
内に充満した圧縮空気を再び圧縮される、このように二
行程エンジンの進排気効率を機高できる。

（実施例） 第１図を参照して、第１図は本発明が普通−般的なキャ
ブレタ、−で、混合気を供給する二行程エンジンに設置
する断面図であり、エンジンｌにはシリンダーキャップ
ｌｌ、シリンダー本体１２およびクランクシャフト箱１
３を具えて組成されて、ピストン１４、ラック１５およ
びクランクシャフト１６がその中に運動する。クランク
シャフト箱１３にはスプリングバルブ１７１で構成する
一方閉鎖の入気口、それにシリンダー１８へリードする
排気口１８１に対称して開設した両組扁気道１９１，１
９２（第２Ａ図）および排気口と相対する第三弧気道１
９３を具える。

よく知られたように、キャブレター（図に示していない
）が供給する混合気はピストン１４が上向き運動する行
程に、還気口１７から、圧力差の作用でスプリングバル
ブ１７１を閏啓してクランクシャフト箱１３の中に入る
。その同時、ピストン１４の上方にあるシリンダー１８
内の混合気が圧縮されて、ピストンが上デ・ソドポイン
トに接近したとき点火されて、動力を発生してピストン
を下向きに押える、そのときスプリングバルブ１７１が
ｍａｔ、、て、クランクシャフト箱１３の中にある混合
気がピストン１４の下降によって予めて圧縮する、シリ
ンダー１８内の高圧廃気が排気口１８１露出したときす
ぐに排出して、そのあと各膓気道１９１，１９２．１９
３が次々と露出して、クランクシャフト箱１８３内の予
圧した混合気がシリンダー１８に進入する、しかも低圧
廃気を排気口１８１に推し出す、ピストン１４が下デッ
ドポイントを通過したあと、再び上に上昇して各嶌気道
１９１．１９２，１９３を次々トｒＲ１Ｎシようとする
とき、排気口１８１はまた閤啓状態であって、この際、
進・排気の気体の流動慣性およびピストン１４の上昇に
よって、シリンダー１８内の空間が縮小するため、新鮮
空気が容易に脚気の後に連れて、排気口１８１から漏れ
、無駄なガソリン消耗および汚染を増加する。

このため、本発明は一つ圧縮空気噴射装置を提供して、
排気タイミング末期に、排気口１８ｌの部位に一つ強力
気流を噴射し−そ、気幕を形成し、新気の外漏れを止め
るものである；しかももう−歩進んで適時に余分な空気
をシリンダー１８およびクランクシャフト箱１３の中に
吹き入れ、還気を増圧する。それの最適実施例はシリン
ダー本体１２に排気口１８１の附近、適当な位置で、一
つロータリーパイプパルプ２を設置して、一つ円形パイ
プ２１でシリンダー本体１２中の円形大塵２０内に設置
することにより組成される。大塵２０は円周面に排気口
１８１と連通する第一通路２０１およびクランクシャフ
ト箱と連通ずる第二通路２０２を具える、パイプ２１の
内部は圧縮空気Ｒ（図に示していない）と連接し、しか
もパイプ２１の円周面に閉設しである長状開口２１１が
二つ通路２０１．２０２と対合して、排気口１８１ある
いはクランクシャフト箱に噴気するときだけ、圧縮空気
が出られる、即ちそれ以外の時閉に圧縮空気はパイプ２
１の内部にｍじ込まれる、パイプ２１の回転はクランク
シャフト１６の回転と同期であり、その方法は歯車、ベ
ルト、チェーンなどよく知られている連ｖＪ装置で両者
の問を連結するだけで達成できる、それに開口２１１と
通路２０１．２０２の間に適当な相関位置の設計で、噴
気のタイミングがちょうどシリンダー１８の排気末期お
よびクランクシャフト箱１３の還気終了時間と合わす、
このような配合および効果は再び第２Ａから２Ｄ図まで
の作動順序で説明を加える。それら図の中には、パイプ
２１がクランクシャフト１６と同期逆接状態である第２
Ａ図のとき、ピストン１４が下デッドポイントに位置さ
れ、排気口１８１および各駆気道１９１，１９２，１９
３は全部間啓状態であり、シリンダー１８内の産気が大
部分排気口１８１から排出された、この際パイプバルブ
開口２１１が第一通路２０１の位置に到達する手前であ
る。

続いて、ピストン１４が上向き運動して、第２Ｂ図のタ
イミングであるとき、各廖気道１９３などが閑じられ、
しかし排気口１８１はまた完全に閉じられていない、こ
のとき、パイプ開口２１１が第一通路２０１と対合して
、矢印すで示す方向のごとく排気口１８１に噴気して、
排気口１８１から漏れる新気を止めることができ、しか
も空気をシリンダー１８内に逆噴出して、シリンダー１
８内の混合気圧力を増加できる、これで混合気が燃焼す
るときに於番する完全燃焼を促進でき、出力機高および
排気汚染の低減など作用を図るものである。

勿論、噴気強度は開口２１１の切断面積および圧縮空気
源の圧力によって決定する、この強度はシリンダー１８
から出て来た混合気の圧力よ（大きいこと；それに噴気
タイミングは開口２１１が通路２０１に通過した時閉に
よって決められ、このタイミングは駆気終わりから排気
口１８１が閉じるタイミングと合わすべきであり、この
ような要因は適当に設計で調整でき、最適な効果を獲得
できる。一般で言えば、圧縮空気源が一つ安定した圧力
を設定でき、もしくはエンジンの回転速度によって調度
できる、例えば高回転速度のときに圧力を揚高して、低
回転速度のときに圧力を低減するなど、これら空気源の
供給は一般の技術で達成できるから、ここでは余分の説
明を省略する。

排気口１８１に向いて噴射する気流について、排気口が
閉じたあと排気口の外に残留した気流はまたエンジンの
次の−っ行程の排気初期に使用できる、それは排気口が
吹き出した高温脚気の中に部分未完全燃焼の混合気が１
！貌的に酸化して二酸化炭素および水蒸気となり、−歩
進んだ真気汚染の減少を図るものである。

第２Ｃ図は、排気口が噴気したあとの状況を顕わしてい
る、パイプバルブ２が回転して開鎖したばかりで、ピス
トン１４が排気口１８１を閏じて、上向き上昇してシリ
ンダー１８内の混合気を圧縮する。その同時、クランク
シャフト箱１３が容積の増加で、入気口１７がら空気を
導入するところである。

第２Ｄ図のときまでには、ピストン１４が上デッドポイ
ントまで達して、シリ）グー１８内に燃焼爆発を進行す
る最中で、このときクランクシャフト箱１３の容積が最
大まで増大して、入気口】７からの進気作用が停止して
しまうところで、パイプバルブ開口２１１がちょうど第
二通路２０２と対合し、圧縮空気を矢印ｄで示したよう
にクランクシャフト箱１３内に噴入する、クランクシャ
フト箱１３内の混合気圧力を揚高さす、そのあとシリン
ダー１８の進気効率を上げる目的である。勿論、噴気量
および噴気タイミングの制御に間して、閉口２１１の切
断面積および圧縮空気源とクランクシャフト箱１３内の
圧力差、開口２１１対通路２０２の閏閘タイミングなど
要因によって設計するときに調整配合できる。

第２Ｄ図のタイミングが終わったあと、ピストン１４が
燃焼爆発から発生した動力で下へ推さえられて移動し、
それに連れて排気および入気プロセスを進んで行き、第
２Ａ図で示したごとく、サイクルを循環してｍ統する。

以上の作動状況は、本発明がクランクシャフト箱入る以
前にガソリンと混合した混合気を使用する二行程エンジ
ンで説明したが、実際に本発明は任意形式の二行程エン
ジンに使用される、例えばジェット式噴油器でシリンダ
ー内へ供油して、クランクシャフト箱に新鮮空気の進気
および駆気を行なうジェット式噴油エンジンである０本
発明は特にこのようなジェット式噴油エンジンに適用す
る、なぜならば、これらの混合気濃度に対して弾性的に
制御でき、本発明の進気増圧作用を加えれば、エンジン
の最大効率を発揮できる。

第３図は、本発明がロータリーパイプバルブ２をシリン
ダー内に設置したジェット式噴油の二行程エンジン５の
断面図である。エンジン５は、第１図で示したエンジン
と大体同じな構造を具える、その中には、シリンダーキ
ャップ５１、シリンダー本体５２、クランクシャフト箱
５３、ピストン５４、ラック５５、クランクシャフト５
６、入気口５７、スプリングバルブ５７１、シリンダー
５８、排気口５８１．ＩＩ気道５９１．５９２　（図に
示していない）および５９３などを包括する。ただエン
ジンの燃料は一つジェット式噴油器６でシリンダー５８
の中に供給する、その中に一つ最適方式は、図に示しで
あるように、ピストン５４の内部に一つ気化室５４１を
具えて、第三騙気道５９３に向いて、しかも噴油器６の
方向へ開口する、燃料が先に気化室５４１へ噴入して、
ピストン上の高熱を吸収し気化する、気化したあと、第
三嶌気道５９３の中にしばらく貯存して、再びシリンダ
ーへ扁入する、そしてクランクシャフト箱５３から入れ
たあるいは予圧した空気は単に新鮮な空気である。この
設計はピストンの温度を下降させでき、エンジンの燃焼
効率を揚高することが可能になる（燃焼効率の揚高につ
れて、エンジンの温度が高くなり、普通のエンジンでは
、ピストンの数誌がよくないとき、焼けてしまう可能性
がある。）、そのため本発明と一緒に使用することによ
って一石二鳥の効果がある。ロータリーパイプバルブ２
の構成ことついては、大塵２０、通路２０１，２０２、
パイプ２１．開口２１１およびそのピストン５４との運
動配合状況が前述した第２Ａから２Ｄ図までの説明と同
様である。

又、上述した回倒の中には、単一エンジンしか描いてな
いが、実′際には本発明が多シリンダ−エンジンに対し
て、もちろんパイプ２１を多数シリンダーに貫設でき、
その上に多数閉口２１１を設置して、各シリンダーと合
わす個別に第一、第二通路２０１，２０２を取り付けれ
ば、上記の機能を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１ｙ！Ｕは、本発明の構造断面図であり、一つガソリ
ン・空気予混式の二行程エンジンに取り付けるものであ
る。 第２Ａから２Ｄ図までは、本発明の機能説明図であり、
本発明およびそのエンジンが連続回転中の違った四つの
ポジションである、その中にある第２Ａ図）ヨ′ピスト
ンが下−ｉ！−ラドポイントに位置する図である；第２
Ｂ図は２Ａ図のあとに続いて、本発明が排気ロヘｗＡ気
する状況図である；第２Ｃ図は２Ｂ図のあとに続いて、
エンジンと本発明が継続運転する状況である：第２Ｄ図
はピストンが上デッドポイントに位置して、本発明がク
ランクシャフト箱へ噴気する状況図である。 第３図は、本発明が一つジェット式噴油の二行程エンジ
ンに設置した構造断面図である。 出願人　インダストリアル　チクノロシイ　リサーチイ
ソ不ティテユート ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２Ａ ＦＩＧ、２Ｂ ＦＩＧ、２Ｃ ＦＩＧ、２Ｄ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一種の空気噴射装置で、二行程エンジンに使用され
   、シリンダーに於ける排気末期に気幕を提供して新気が
   排気口から逃出することを防ぐ、そのエンジンには、往
   復式ピストンが運動するシリンダーの中に、シリンダー
   面上適当な位置に一つ排気口およびピストン下方にある
   クランクシャフト箱と個別連通する多数排気穴通路を設
   置する、クランクシャフト箱が一つバルブを経由して一
   つ入気口から進気する；その空気噴射装置には次のもの
   を包括する： 一つ円筒状の穴、シリンダー面上に排気口 と隣接位置に形成する、一つ排気口に通る第一通路を具
   える； 一つ円形パイプ、回転でき、但し軸向きの 移動は上述した穴の中に限られ、その円周面に一つ開口
   を具え、パイプがある角度まで回転することによって、
   上述した第一通路と合せる；パイプにはもう一つ入口を
   具える、しかも前述した開口および入口以外にパイプは
   閉じる状態である； 圧縮空気源、適当な圧力のある圧縮空気を 提供し、上述したパイプの入口と連接する、それに、 連動装置、クランクシャフト箱および上述 したパイプと連結して同期回転させ、しかも上述した開
   口と第一通路の対合タイミングがちょうどエンジンの排
   気終わってから排気口閉じるタイミングと合せる。 ２、特許請求の範囲第１項で述べた装置のごとく、その
   中にある円筒状穴は更に一つクランクシャフト箱へ連通
   する第二通路を具える、パイプがもう一つ角度へ回転し
   たとき、その上の開口は第二通路と合わし、その対合す
   るタイミングはちょうどクランクシャフト箱が入気口か
   ら入気して終わったときであり、このことによって、ク
   ランクシャフト箱の入気に対する増圧ができる。