JPH05340253A - 2サイクル機関の燃焼室 - Google Patents

2サイクル機関の燃焼室

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JPH05340253A
JPH05340253A JP14591392A JP14591392A JPH05340253A JP H05340253 A JPH05340253 A JP H05340253A JP 14591392 A JP14591392 A JP 14591392A JP 14591392 A JP14591392 A JP 14591392A JP H05340253 A JPH05340253 A JP H05340253A
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JP
Japan
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valve
air supply
wall surface
cylinder head
supply valve
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JP14591392A
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English (en)
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Koichi Nakae
公一 中江
Toyoichi Umehana
豊一 梅花
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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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  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 2サイクル機関において燃焼室内全体を掃気
する。 【構成】 シリンダヘッド内壁面3aの一側周辺部に3
個の排気弁9,10,11を配置し、シリンダヘッド内
壁面3aの他側周辺部に2個の給気弁12,13を配置
する。更にシリンダヘッド内壁面3aの中央部に1個の
給気弁14を配置する。排気弁9,10,11側に形成
される各給気弁12,13,14の開口をマスク壁によ
って覆う。給気弁14の弁部のシリンダヘッド内壁面に
対する傾斜角を給気弁12,13弁部のシリンダヘッド
内壁面に対する傾斜角よりも大きくする。給気弁12,
13から流入する新気によって燃焼室の周縁部を掃気
し、給気弁14から流入する新気によって燃焼室の中央
部を掃気する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は2サイクル機関の燃焼室
に関する。
【0002】
【従来の技術】シリンダヘッド内壁面の一側周辺部に一
対の排気弁を配置すると共にシリンダヘッド内壁面の他
側周辺部に一対の給気弁を配置し、排気弁側に形成され
る給気弁開口をマスク壁により覆うことにより排気弁側
に形成される給気弁開口からの新気の流入を阻止し、排
気弁と反対側に形成される各給気弁開口から流入した新
気を給気弁下方のシリンダボア内壁面に沿い下降させ、
次いでピストン頂面に沿って進行させた後に排気弁下方
のシリンダボア内壁面に沿って上昇させるようにした2
サイクル機関が公知である(特開平1−277619号
公報参照)。この2サイクル機関では給気弁から流入し
た新気を燃焼室の周縁に沿いループ状に流すことによっ
て既燃ガスをできる限り掃気するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
に新気を燃焼室の周縁に沿いループ状に流すと燃焼室周
縁部に存在する既燃ガスは新気によって良好に掃気され
るが燃焼室中央部に存在する既燃ガスは掃気されること
なくそのまま残存し、斯くして燃焼室内全体の既燃ガス
を良好に掃気できないという問題を生ずる。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、シリンダヘッド内壁面の一側周辺
部に少くとも1個の排気弁を配置すると共にシリンダヘ
ッド内壁面の他側周辺部に少くとも1個の給気弁を配置
し、排気弁側に形成される給気弁開口からの新気の流入
を阻止して排気弁と反対側に形成される給気弁開口から
流入した新気を給気弁下方のシリンダボア内壁面に沿い
下降させ、次いでピストン頂面に沿って進行させた後に
排気弁下方のシリンダボア内壁面に沿って上昇させるよ
うにした2サイクル機関において、シリンダヘッド内壁
面の中心部に追加の給気弁を配置すると共に排気弁側に
形成される追加の給気弁開口からの新気の流入を阻止
し、追加の給気弁の弁部を排気弁から離れるに従って下
方に位置するようにシリンダヘッド内壁面に対して傾斜
させると共に追加の給気弁弁部のシリンダヘッド内壁面
に対する傾斜角をシリンダヘッド内壁面の周辺部に配置
された給気弁弁部のシリンダヘッド内壁面に対する傾斜
角よりも大きくしている。
【0005】
【作用】追加の給気弁弁体のシリンダヘッド内壁面に対
する傾斜角をシリンダヘッド内壁面の周辺部に配置され
た給気弁弁部のシリンダヘッド内壁面に対する傾斜角よ
りも大きくすることによって追加の給気弁から流入する
新気は燃焼室中央部に指向され、それによって追加の給
気弁から供給された新気によって燃焼室中央部に存在す
る既燃ガスが掃気される。
【0006】
【実施例】図1から図4に本発明を2サイクルディーゼ
ル機関に適用した場合を示す。しかしながら本発明を2
サイクル火花点火式機関に適用することもできる。図1
から図4を参照すると、1はシリンダブロック、2はシ
リンダブロック1内で往復動するピストン、3はシリン
ダブロック1上に固締されたシリンダヘッド、4はピス
トン2の頂面とシリンダヘッド内壁面3a間に形成され
た主室、5はシリンダヘッド内壁面3aの周縁部上方の
シリンダヘッド3内に形成された副室、6は主室4内に
開口する副室5の噴口、7は副室5内に向けて燃料を噴
射するための燃料噴射弁、8は副室5内に配置されたグ
ロープラグを夫々示す。
【0007】図1から図4に示される実施例では図1お
よび図2に示されるようにシリンダヘッド内壁面3aの
一側周辺部には3個の排気弁9,10,11が配置さ
れ、シリンダヘッド内壁面3aの他側周辺部には2個の
給気弁12,13が配置される。更にシリンダヘッド内
壁面3aの中央部には第3の、即ち追加の給気弁14が
配置される。図1に示されるように排気弁9と排気弁1
0はシリンダ軸線を含む対称平面K−Kに関して対称的
に配置され、給気弁12と給気弁13も対称平面K−K
に関して対称的に配置される。また、3個の給気弁1
2,13,14によって囲まれたシリンダヘッド内壁面
3aの周辺部に副室5の噴口6が配置され、更に排気弁
11、給気弁14および噴口6は対称平面K−K上に配
置される。従って図1から図4に示す実施例ではシリン
ダヘッド内壁面3aの周辺部に3個の排気弁9,10,
11、2個の給気弁12,13および噴口6がほぼ等角
度間隔で配置され、シリンダヘッド内壁面3aのほぼ中
央部に追加の給気弁14が配置されている形となってい
る。
【0008】図1から図4に示す実施例では図3および
図4からわかるようにシリンダヘッド内壁面3aの周辺
部に配置された一対の給気弁12,13の弁部、および
シリンダヘッド内壁面3aの中央部に配置された追加の
給気弁14の弁部は共に排気弁9,10,11から離れ
るに従って下方に位置するようにシリンダヘッド内壁面
3aに対して傾斜配置されており、しかも追加の給気弁
14弁部のシリンダヘッド内壁面3aに対する傾斜角θ
1 (図4)は残りの一対の給気弁12,13弁部のシリ
ンダヘッド内壁面3aに対する傾斜角θ2 (図3)より
も大きくされている。即ち、追加の給気弁14の弁軸の
方が残りの一対の給気弁12,13の弁軸よりも垂直軸
線に関して大きく傾むいている。
【0009】図1および図3に示されるようにシリンダ
ヘッド内壁面3a上には凹部15が形成され、この凹部
15の最奥部に給気弁12が配置される。排気弁9,1
0,11側に位置する凹部15の内周壁面部分16は給
気弁12の外周縁に沿って延びる円筒状をなしており、
この円筒状内周壁面部分16を除く凹部15の内周壁面
部分17は主室4内に向けて拡開する円錐状に形成され
ている。従って円筒状内周壁面部分16に対面する給気
弁12の開口は円筒状内周壁面部分16によって覆われ
ることになり、従ってこの円筒状内周壁面部分16は排
気弁9,10,11側に形成される給気弁12の開口を
覆うマスク壁を形成している。図1から図4に示す実施
例ではこのマスク壁16は最大リフト位置にある給気弁
12よりも下方まで延びており、従って排気弁9,1
0,11側に形成される給気弁12の開口は給気弁12
の全開弁期間に亘ってマスク壁16により覆われること
になる。しかしながらマスク壁16の高さを少し低くし
て給気弁12のリフト量が小さいときのみ給気弁12の
開口をマスク壁16によって覆うようにすることもでき
る。
【0010】一方、図1に示されるようにシリンダヘッ
ド内壁面3a上には対称平面K−Kに関して凹部15と
対称的な形状を有する凹部18が形成され、この凹部1
8の最奥部に給気弁13が配置される。排気弁9,1
0,11側に位置する凹部18の内周壁面部分19は給
気弁13の外周縁に沿って延びる円筒状をなしており、
この円筒状内周壁面部分19を除く凹部18の内周壁面
部分20は主室4内に向けて拡開する円錐状に形成され
ている。従って円筒状内周壁面部分19に対面する給気
弁13の開口は円筒状内周壁面部分19によって覆われ
ることになり、従ってこの円筒状内周壁面部分19は排
気弁9,10,11側に形成される給気弁13の開口を
覆うマスク壁を形成している。図1から図4に示す実施
例ではこのマスク壁19はマスク壁16と同様に最大リ
フト位置にある給気弁13よりも下方まで延びており、
従って排気弁9,10,11側に形成される給気弁13
の開口は給気弁13の全開弁期間に亘ってマスク壁19
により覆われることになる。しかしながらこのマスク壁
19についてもマスク壁19の高さを少し低くして給気
弁13のリフト量が小さいときのみ給気弁13の開口を
マスク壁19によって覆うようにすることもできる。
【0011】一方、図1および図4に示されるようにシ
リンダヘッド内壁面3a上には凹部21が形成され、こ
の凹部21の最奥部に給気弁14が配置される。排気弁
9,10,11側に位置する凹部21の内周壁面部分2
2は給気弁14の外周縁に沿って延びる円筒状をなして
おり、この円筒状内周壁面部分22を除く凹部15の内
周壁面部分23は主室4内に向けて拡開する円錐状に形
成されている。従って円筒状内周壁面部分22に対面す
る給気弁14の開口は円筒状内周壁面部分22によって
覆われることになり、従ってこの円筒状内周壁面部分2
2は排気弁9,10,11側に形成される給気弁14の
開口を覆うマスク壁を形成している。図1から図4に示
す実施例ではこのマスク壁22はマスク壁16,19と
同様に最大リフト位置にある給気弁14よりも下方まで
延びており、従って排気弁9,10,11側に形成され
る給気弁14の開口は給気弁14の全開弁期間に亘って
マスク壁22により覆われることになる。しかしながら
このマスク壁22についてもマスク壁22の高さを少し
低くして給気弁14のリフト量が小さいときのみ給気弁
14の開口をマスク壁22によって覆うようにすること
もできる。
【0012】これに対して各排気弁9,10,11に対
してはマスク壁が設けられておらず、従って排気弁9,
10,11が開弁すると排気弁9,10,11は全周に
亘って主室4内に開口する。図1から図4に示す実施例
では全排気弁9,10,11がシリンダヘッド3内に摺
動可能に挿入された対応するバルブリフタ24を介して
共通のカムシャフト25により駆動され、全給気弁1
2,13,14がシリンダヘッド3内に摺動可能に挿入
された対応するバルブリフタ26を介して共通のカムシ
ャフト27により駆動される。即ち、全排気弁9,1
0,11はロッカーアームを介することなく各排気弁
9,10,11の軸線上に位置する共通のカムシャフト
25によって直接駆動され、全給気弁12,13,14
はロッカーアームを介することなく各給気弁12,1
3,14の軸線上に位置する共通のカムシャフト27に
よって直接駆動される。
【0013】シリンダヘッド3内には各排気弁9,1
0,11まで延びる全排気弁9,10,11に対して共
通の排気ポート28が形成され、更にシリンダヘッド3
内には副室5の両側において各給気弁12,13まで延
びる一対の給気ポート29,30が形成される。また、
シリンダヘッド3内には各給気ポート29,30から夫
々分岐して給気弁14まで延びかつ給気弁14の近傍に
おいて互いに合流する一対の給気枝通路31,32が形
成される。従って給気弁12,13からは夫々対応する
給気ポート29,30を介して新気が供給され、給気弁
14からは各給気ポート29,30から各給気枝通路3
1,32内に分流された新気が供給される。
【0014】図5は排気弁9,10,11および給気弁
12,13,14の開弁期間を示している。図5に示さ
れるように各排気弁9,10,11は各給気弁12,1
3,14よりも先に開弁し、先に閉弁する。次に図6か
ら図8を参照しつつ図1から図4に示す2サイクルディ
ーゼル機関の作動について説明する。
【0015】前述したように各排気弁9,10,11は
各給気弁12,13,14よりも先に開弁する。全排気
弁9,10,11が開弁すると主室4内の既燃ガスが急
激に排気ポート28内に排出され、即ちブローダウンを
生じ、その結果主室4内の圧力が急激に低下する。主室
4内の圧力が低下すると副室5内の既燃ガスが噴口6を
介して主室4内に流出する。
【0016】次いで各給気弁12,13,14が開弁す
ると機関駆動の機械式過給機(図示せず)から各給気ポ
ート29,30内に送り込まれた新気が各給気弁12,
13,14を介して主室4内に供給される。このとき前
述したように排気弁9,10,11側に形成される各給
気弁12,13,14の開口は夫々対応するマスク壁1
6,19,22によって覆われているので新気は排気弁
9,10,11と反対側に位置する各給気弁12,1
3,14の開口を通って主室4内に流入する。この場
合、給気弁12,13はシリンダヘッド内壁面3aの周
辺部に配置されており、しかも各給気弁12,13弁体
のシリンダヘッド内壁面3aに対する傾斜角θ2 (図
3)が小さいのでこれら給気弁12,13から流入した
新気は図6および図8において矢印Xで示すように夫々
対応する給気弁12,13下方のシリンダボア内壁面1
aに沿って下降し、次いでピストン2の頂面に沿って進
行し、次いで排気弁9,10下方のシリンダボア内壁面
1aに沿って上昇する。即ち、各給気弁12,13から
流入した新気は主室4の周縁部に沿ってループ状に流
れ、このループ状に流れる新気Xによって主室4内の既
燃ガスが各排気弁9,10,11から排出される。従っ
て各給気弁12,13から流入する新気Xによって主室
4の周縁部が掃気されることになる。
【0017】これに対して追加の給気弁14はシリンダ
ヘッド内壁面3aの中央部に配置されておりしかもこの
給気弁14の弁体のシリンダヘッド内壁面3aに対する
傾斜角θ1 (図4)は大きいので給気弁14から流入す
る空気は給気弁14の弁部により案内されてシリンダボ
ア内壁面1aの方向に向かうことがなく、大部分の新気
は図7および図8において矢印Yで示されるように主室
4の中央部方向に向かうことになる。この場合、給気弁
14弁体のシリンダヘッド内壁面3aに対する傾斜角θ
1 (図4)を大きくすればするほど主室4の中央部方向
に向かう新気の量が増大する。
【0018】給気弁14から流入して主室4の中央部に
向かう新気は図7および図8において矢印Yで示すよう
に主室4の中央部を下降し、次いでピストン2の頂面に
おいて向きを変えた後に排気弁9,10,11下方のシ
リンダボア内壁面1aに沿って上昇する。主室4の中央
部に存在する既燃ガスはこの新気流Yによって排気ポー
ト28内に排出され、従って主室4内の中央部は給気弁
14から流入する新気Yによって掃気されることにな
る。このように給気弁12,13から流入する新気によ
って主室4の周縁部が掃気され、給気弁14から流入す
る新気によって主室4の中央部が掃気されるので各給気
弁12,13,14から流入する新気によって主室4内
全体が良好に掃気されることになる。
【0019】次いで排気弁9,10,11が閉弁し、給
気弁12,13,14が閉弁するとピストン2の上昇作
用により主室4内のガスが噴口6を介して副室5内に送
り込まれる。上述したように主室4内全体が良好に掃気
されるので副室5内には多量の新気を含んだガスが送り
込まれ、斯くして燃料噴射弁7から副室5内に噴射され
た燃料が良好に燃焼せしめられることになる。
【0020】給気弁12,13,14が開弁したときに
主室4内の圧力が高いと主室4内の既燃ガスが給気ポー
ト29,30内に逆流する。ところがこのような逆流が
生じると逆流した既燃ガスを主室4内に戻しかつ排気ポ
ート28内に排出させるために機械式過給機が余分な仕
事をしなければならず、斯くしてその分だけ機関の出力
損失が増大することになる。従ってこのような既燃ガス
の逆流を阻止するためには給気弁12,13,14が開
弁したときの主室4内の圧力を低くしなければならず、
そのためには排気弁9,10,11が開弁したときにで
きるだけすみやかに既燃ガスを排気ポート28内に排出
させることが必要となる。
【0021】ところが排気弁9,10,11が開弁して
から給気弁12,13,14が開弁するまでの期間は極
めて短かく、この短かい期間の間に既燃ガスをすみやか
に排出するには排気弁9,10,11を高速度で開弁せ
しめなければならない。この場合、ロッカーアームを介
して排気弁9,10,11を駆動するとロッカーアーム
の弾性変形等により排気弁9,10,11開弁時の開弁
速度が遅くなる。そこで本発明による実施例では排気弁
9,10,11の開弁時における開弁速度を速めるため
に各排気弁9,10,11をロッカーアームを介するこ
となくカムシャフト27により直接駆動するようにして
いる。
【0022】また、シリンダヘッド内壁面3aについて
みると副室5内の温度はかなり高くなるので噴口6周り
のシリンダヘッド内壁面3aの温度が他の部分に比べて
かなり高くなり、従って噴口6周りのシリンダヘッド内
壁面3aに最も亀裂が発生しやすくなる。しかしながら
本発明による実施例では図1に示されるように噴口6は
3個の給気弁12,13,14により囲まれた形となっ
ているので噴口6周りのシリンダヘッド内壁面3aは各
給気弁12,13,14から流入する新気によって冷却
され、斯くして噴口6周りのシリンダヘッド内壁面3a
に亀裂が発生するのを阻止することができる。
【0023】
【発明の効果】燃焼室内全体を良好に掃気することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリンダヘッド内壁面の底面図である。
【図2】シリンダヘッドの平面断面図である。
【図3】図2の III− III線に沿ってみた内燃機関の側
面断面図である。
【図4】図2のIV−IV線に沿ってみた内燃機関の側面断
面図である。
【図5】給気弁および排気弁の開弁期間を示す線図であ
る。
【図6】図3と同一断面に沿ってみた内燃機関の側面断
面図である。
【図7】図4と同一断面に沿ってみた内燃機関の側面断
面図である。
【図8】図解的に示した内燃機関の斜視図である。
【符号の説明】
5…副室 6…噴口 9,10,11…排気弁 12,13,14…給気弁 16,19,22…マスク壁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダヘッド内壁面の一側周辺部に少
    くとも1個の排気弁を配置すると共にシリンダヘッド内
    壁面の他側周辺部に少くとも1個の給気弁を配置し、排
    気弁側に形成される給気弁開口からの新気の流入を阻止
    して排気弁と反対側に形成される給気弁開口から流入し
    た新気を給気弁下方のシリンダボア内壁面に沿い下降さ
    せ、次いでピストン頂面に沿って進行させた後に排気弁
    下方のシリンダボア内壁面に沿って上昇させるようにし
    た2サイクル機関において、シリンダヘッド内壁面の中
    心部に追加の給気弁を配置すると共に排気弁側に形成さ
    れる該追加の給気弁開口からの新気の流入を阻止し、該
    追加の給気弁の弁部を排気弁から離れるに従って下方に
    位置するようにシリンダヘッド内壁面に対して傾斜させ
    ると共に該追加の給気弁弁部のシリンダヘッド内壁面に
    対する傾斜角をシリンダヘッド内壁面の周辺部に配置さ
    れた給気弁弁部のシリンダヘッド内壁面に対する傾斜角
    よりも大きくした2サイクル機関の燃焼室。
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