JPH0681613A - ２サイクル機関の燃焼室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【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１
６，１９，２２によって覆う。３個の排気弁９，１０，
１１のうちの中央に位置する排気弁１１を排気弁１１が
開弁するにつれて排気弁１１が排気弁１１側のシリンダ
ボア内壁面１ａに近づくように傾斜配置し、残りの一対
の排気弁９，１０を排気弁９，１０が開弁するにつれて
排気弁９，１０がシリンダボア内壁面１ａから離れるよ
うに傾斜配置する。

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
サイクルディーゼル機関が公知である（特開平４−１１
６２２３号公報参照）。この２サイクルディーゼル機関
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】ところでこのような２
サイクル機関では燃焼室内に供給された新気によって燃
焼室から既燃ガスを押し出すようにしているので新気に
よって既燃ガスが容易に押し出される燃焼室領域が新気
によって良好に掃気されることになる。この場合、上述
の２サイクルディーゼル機関では各排気弁がシリンダ軸
線方向に開弁するように配置されており、従って既燃ガ
スが排気弁の全開口から一様に流出しうる構造となって
いるので排気弁周りの燃焼室周辺部の既燃ガスはもとよ
り燃焼室中央部の既燃ガスも新気によって良好に押し出
され、斯くして一見燃焼室内全体を良好に掃気しうるよ
うにみえる。

【０００４】しかしながらこの２サイクルディーゼル機
関では新気が燃焼室の周縁に沿いループ状に流動せしめ
られるのでこの新気流によって排気弁周りの燃焼室周辺
部の既燃ガスは積極的に排出されるが燃焼室中央部の既
燃ガスはさほど良好に排出されない。即ち、この２サイ
クルディーゼル機関では燃焼室中央部の既燃ガスを積極
的に排出することについて考慮が払われておらず、従っ
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
問題がある。

【０００５】

【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個の吸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３個の排気弁を配置し、これ
ら３個の排気弁のうちの中央に位置する排気弁を排気弁
が開弁するにつれて排気弁が排気弁側のシリンダボア内
壁面に近づくように傾斜配置し、残りの一対の排気弁を
排気弁が開弁するにつれて排気弁がシリンダボア内壁面
から離れるように傾斜配置している。

【０００６】

【作用】３個の排気弁のうちの中央に位置する排気弁は
排気弁が開弁するにつれて排気弁が排気弁側のシリンダ
ボア内壁面に近づくように傾斜配置されているので排気
弁が開弁するほど燃焼室周辺部側よりも燃焼室中央部側
から既燃ガスが流出しやすくなる。従って燃焼室中央部
の既燃ガスが良好に掃気されることになる。一方、残り
の一対の排気弁は排気弁が開弁するにつれて排気弁がシ
リンダボア内壁面から離れるように傾斜配置されている
ので排気弁が開弁するほど燃焼室周辺部側から既燃ガス
が流出しやすくなり、従って燃焼室周辺部の既燃ガスが
良好に掃気されることになる。

【０００７】

【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。

【０００８】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。

【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と排
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。ところで図１および図４か
らわかるように３個の排気弁９，１０，１１のうちで中
央に位置する排気弁１１は排気弁１１が開弁するにつれ
て排気弁１１が排気弁１１側のシリンダボア内壁面１ａ
に近づくように傾斜配置されている。このように排気弁
１１が開弁するにつれて排気弁１１が排気弁１１側のシ
リンダボア内壁面１ａに近づくとシリンダボア内壁面１
ａに沿って排気弁１１に向かう主室４内の既燃ガス流が
排気弁１１とシリンダボア内壁面１ａ間で絞られるため
に給気弁１４の反対側に形成される排気弁１１の開口部
分から流出する既燃ガス量が減少せしめられる。これに
対して給気弁１４側に形成される排気弁１１の開口部分
に向かう排気ガス流に対しては排気ガス流を阻止する作
用が何ら生じないために主室４内の既燃ガスは給気弁１
４側に形成される排気弁１１の開口部分を通って容易に
排出されることになる。即ち、云い換えると排気弁１１
からは主として燃焼室４の中央部に存在する既燃ガスが
排出されることになる。

【００１３】これに対して排気弁１１の両側に設けられ
ている残りの排気弁９，１０は図３に示されるように排
気弁９，１０が開弁するにつれて排気弁９，１０が排気
弁９，１０側のシリンダボア内壁面１ａから離れるよう
に傾斜配置されている。このように排気弁９，１０が開
弁するにつれて排気弁９，１０が排気弁９，１０側のシ
リンダボア内壁面１ａから離れると各排気弁９，１０の
いずれの開口部分に向かう排気ガス流に対しても排気ガ
ス流を阻止する作用が生じず、斯くしてこの点だけから
みると既燃ガスは各排気弁９，１０の全開口部分から一
様に排出されることになる。

【００１４】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１２，１３，１４
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９，１０，１１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１２，１３，１４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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。各排気
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。

【００１８】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
辺部に配置されているのでこれら給気弁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１ａ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、次いで対応する排気弁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内の既燃ガスが主に排気弁１１の両側に配置さ
れた各排気弁９，１０から排出される。

【００１９】このとき前述したように各排気弁９，１０
は各排気弁９，１０が開弁するにつれて各排気弁９，１
０が各排気弁９，１０側のシリンダボア内壁面１ａから
離れ、しかもループ状に流れる新気Ｘは各排気弁９，１
０とシリンダボア内壁面１ａとの間に向かって上昇する
ので主室４内の既燃ガスは主として各給気弁１２，１
３，１４と反対側に形成される各排気弁９，１０の開口
部分を通って排出されることになる。このようにして各
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。

【００２０】これに対して給気弁１４はシリンダヘッド
内壁面３ａの中央部に配置されているので給気弁１４か
ら流入した新気は図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１１下方のシリンダ
ボア内壁面１ａに沿って上昇する。一方、前述したよう
に排気弁１１は開弁するにつれて排気弁１１側のシリン
ダボア内壁面１ａに近づくので排気弁１１からは主とし
て主室４の中心部に存在する既燃ガスが排出され、従っ
て新気Ｙが排気弁１１下方のシリンダボア内壁面１ａに
沿って上昇すると新気流Ｙによって押し上げられた既燃
ガスが主に給気弁１４側に形成される排気弁１１の開口
部分を通って排出される。即ち、このときにも主室４の
中央部の存在する既燃ガスが主として排気弁１１から排
出されることになる。このように給気弁１２，１３から
流入する新気Ｘによって主に主室４の周縁部が掃気さ
れ、排気弁１１が開弁した当初は主室４の中央部に存在
する既燃ガスが主に排気弁１１を介して排出されると共
にその後は給気弁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。

【００２１】なお、給気弁１４をシリンダヘッド内壁面
３ａの中央部に配置すると前述したように給気弁１４か
ら流入した新気Ｙは主室４の中央部を下降するのでこの
間にも主室４の中央部に存在する既燃ガスが掃気され、
斯くして主室４内全体をより一層掃気できることにな
る。次いで排気弁９，１０，１１が閉弁し、給気弁１
２，１３，１４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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】

【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 １２，１３，１４，１４ａ…給気弁 １６，１９，２２，３３…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個の吸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３個の排気弁を配置し、これら３個
   の排気弁のうちの中央に位置する排気弁を排気弁が開弁
   するにつれて排気弁が排気弁側のシリンダボア内壁面に
   近づくように傾斜配置し、残りの一対の排気弁を排気弁
   が開弁するにつれて排気弁がシリンダボア内壁面から離
   れるように傾斜配置した２サイクル機関の燃焼室。