JPH0689681B2 - ２サイクル内燃機関 - Google Patents

２サイクル内燃機関

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JPH0689681B2
JPH0689681B2 JP62033445A JP3344587A JPH0689681B2 JP H0689681 B2 JPH0689681 B2 JP H0689681B2 JP 62033445 A JP62033445 A JP 62033445A JP 3344587 A JP3344587 A JP 3344587A JP H0689681 B2 JPH0689681 B2 JP H0689681B2
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intake air
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシリンダヘッドに吸気弁と排気弁を設けた２サ
イクル内燃機関に関する。
〔従来の技術〕
特公昭60−5770号公報には、吸気弁及び排気弁を有する
オープンチャンバ型２サイクル内燃機関が開示されてい
る。この２サイクル内燃機関は、ピストンが下死点にあ
るときに吸気弁と排気弁とがほぼ同時に開き、吸気弁か
ら流入した吸気は下向きに指向され、ピストン頂面で反
転して、シリンダ内で縦回りのＵ字状の流れを形成する
ようになっている。吸気と排気の境界面は、最初吸気弁
の近くにあり、次いでシリンダの下方中央部になり、そ
して排気弁の近くへと移動し、シリンダ内の全体で排気
と吸気とが置き換わるようになっている。
しかしながら、このような２サイクル内燃機関は高負荷
域では問題ないが、アイドル時又は軽負荷域での燃焼に
問題がある。アイドル時又は軽負荷域では、供給される
吸気の量が少なくてシリンダ内には多量の排気が残留す
るので、吸気が残留排気中に分散して薄くなり、吸気を
シリンダヘッドの点火プラグの近傍に集めることができ
ない。即ち、シリンダ内で縦回りＵ字状の流れでは、吸
気の主流はシリンダの下方へ移動してしまうからであ
る。このため、シリンダヘッドに設けられた点火プラグ
による着火や、火炎核の発生が阻害されたり、火炎伝播
速度が低下することにより、失火したり、燃焼変動が発
生し易くなる。
また、吸気空気にシリンダ軸線回りのスワールを形成さ
せることは従来から公知である。例えば、米国特許4543
928号は対向配置の２つの吸気弁から空気を供給してシ
リンダ軸線回りのスワールを形成させるようにしてい
る。排気弁はシリンダの頂部中央に形成された副室に配
置されている。従って、この特許に開示された内燃機関
では、燃焼が副室で開始され、次いで、スワールしてい
るシリンダ内に広がるようになっているものであり、排
気ガスにスワールを発生させたり、残留排気ガスと吸気
との間で成層化を行ったりするものではない。
本願の出願人は先に、アイドルを含む低負荷時に、排気
弁の開弁字に排気ポートから排出した排気ガスの一部を
燃焼室にシリンダ軸線の回りにスワールさせつつ再流入
させることによって、ピストン側の残留排気ガスに対し
てシリンダヘッド側に吸気を集め、成層燃焼を行うこと
のできる２サイクル内燃機関を提案した。
〔発明が解決しようとする問題点〕
２サイクル内燃機関では上記したように掃気によって排
気を行うために排気ガスが燃焼室に残留し、アイドルや
軽負荷域では燃焼室内の残留排気ガスに対する供給吸気
の割合が小さくなり、燃焼が不安定になるという問題が
あった、本発明は、吸気ポート及び排気ポートがシリン
ダヘッド部に設けられた２サイクル内燃機関において、
特にアイドル時や軽負荷域の吸気量の少ない運転条件下
において、吸気と残留排気ガスとの成層化を達成して吸
気をシリンダヘッドの近傍に集め、着火を容易にするこ
とである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば上記問題点を解決するために、クラクシ
ャフトにより駆動されかつシリンダヘッドに取付けられ
た吸気弁および排気弁を具備し、排気弁が吸気弁よりも
先に開弁せしめられると共に過給機により過給された吸
気を吸気弁から燃焼室内に供給するようにした２サイク
ル内燃機関において、排気弁が開弁した直後に排気ポー
トから燃焼室内に逆流する排気ガスをシリンダ軸線回り
にフワールさせる排気ガススワール手段と、高負荷運転
時には各サイクル毎に吸気通路内に燃料を供給し、低負
荷運転時には一つおきのサイクル毎に吸気通路内に燃料
を供給する燃料供給手段とを具備している。
〔作 用〕
本発明によれば、少なくともアイドルを含む低負荷域に
おいて、次のようにして成層化が達成される。即ち、ピ
ストンの下降行程中に排気弁が開くと弱い排気ブローダ
ウンが発生し、排気ポート内は正圧になる。排気ブロー
ダウンは短時間で終了し、ピストンは引き続いて下降し
ているのでシリンダ内が排気ポートに対して負圧にな
り、一旦排出した排気ガスの一部が燃焼室に再流入す
る。本発明においては、この再流入する排気ガスにシリ
ンダ軸線の回りにスワールさせる手段が設けられてお
り、燃焼室内で排気ガスがシリンダ軸線の回りにスワー
ルする。その後で吸気弁が開弁する。アイドル時及び軽
負荷域においては吸気供給量は少なく、吸気は比較的に
ゆっくりと流入する。従って、ゆっくりと流入する吸気
はシリンダ軸線の回りにスワールしている排気ガスの上
にゆっくりと乗り、吸気は排気スワールの乗ったままシ
リンダヘッドの近傍に集まっている。従って、シリンダ
ヘッド側に吸気があり、ピストン側に残留排気ガスがあ
り、これで第１段階の成層化が達成される。このとき
に、吸気に燃料が含まれていれば、成層化によって点火
プラグの近傍に比較的に濃い混合気が集まっているので
容易に着火して燃焼することができるのである。但し、
成層化された混合気と排気ガス界面領域では、混合気と
排気ガスが混ざるのでこの部分で酸素不足が生じ、未燃
燃料が排出されることになる。本発明においては、低負
荷時には、燃料が１サイクルおきに交互に供給されるよ
うになっており、上記第１段階の成層化が達成されたと
きに燃料が供給されておらず、従って、燃焼が行われ
ず、そのサイクルは吸気と排気ガスの成層を形成したま
ま完了する。次のサイクルでも同じように成層化が行わ
れる。しかしながら、このサイクルでは燃料が供給され
る。従って、前のサイクルで形成された吸気と排気ガス
の成層の上に新しく空気の層が形成されることにない、
この新しい吸気の層には燃料が含まれているものであ
る。従って、点火プラグ側から見て、混合気、吸気、排
気ガスの成層化が形成され、混合気は容易に着火燃焼す
る。そして、このときには混合気の下には吸気があるの
で酸素不足になることもなく完全に燃焼する。
〔実施例〕
第１図は本発明を適用した６気筒の２サイクル内燃機関
10を示す図、第２図は第１図の１気筒の燃焼室の近傍を
詳細に示す図、第３図は第２図の吸気弁と排気弁を通る
垂直断面図である。機関本体10はシリンダブロック12と
シリンダヘッド14とにより構成され、ピストン16の上方
に燃焼室18が形成される。シリンダヘッド14には吸気ポ
ート20と排気ポート22とが対向配置で形成され、それぞ
れポペット弁からなる吸気弁24と排気弁26とを有するも
のである。
第２図に示されるように、吸気弁24及び排気弁26はそれ
ぞれ２個ずつ設けられ、点火プラグ28が燃焼室18のほぼ
中央に設けられる。排気弁26はEsとＥで表されており、
一方、吸気弁24はFA,FBで表されている。これは吸気弁2
4の働きが相互に差があることを示しており、以後FAで
表された吸気弁を低負荷吸気弁と呼び、FBで表された吸
気弁を高負荷吸気弁と呼ぶことにする。
第１図及び第２図に示されるように、シリンダヘッド14
には２個の吸気マニホールド30,32が取りつけられる。
一方の吸気マニホールド30の各枝管が低負荷吸気弁FAの
配置された側の吸気ポート20に接続され、他方の吸気マ
ニホールド32の各枝管が高負荷吸気弁FBの配置された側
の吸気ポート20に接続される。両吸気ポート20は機関の
長手軸線とほぼ直角方向に相互にほぼ平行に延び、且つ
機関の長手軸線とほぼ直角方向の気筒の中心線の両側に
あり、少なくとも低負荷吸気弁FAの配置された側の吸気
ポート20は燃焼室18に接線方向に開口する。そして、吸
気ポート20または吸気マニホールド30,32の各枝管には
それぞれ燃料噴射弁34が配置される。また、燃料噴射弁
34の上流にはリードバルブからなる逆止弁36が配置され
る。
第１図に示されるように、空気はエアクリーナ38から取
り入れられ、スロットル弁40で流量制御され、そして過
給機42で供給されるようになっている。過給機42の下流
にはインタークーラ44が配置され、前記２つの吸気マニ
ホールド30,32は共にこのインタークーラ44に接続され
る。過給機42はルーツポンプ等の機関の出力により駆動
される機械式過給機を利用することができる。また、ス
ロットル弁40の上流にはエアフローメータ46が配置され
る。
高負荷側の吸気マニホールド32の集合部にはバタフライ
式吸気制御弁48が配置される。吸気弁24及び排気弁26が
カム軸によって機関のクランクシャフトと同期して駆動
されるのに対し、この吸気制御弁48は機関の負荷及び回
転数に応じて開閉されるものである。吸気制御弁48は少
なくとも機関アイドル時を含む低負荷時に閉じられ、従
って、このときには空気は低負荷側の吸気マニホールド
30からのみ供給されることになる。吸気制御弁48は機関
中高負荷時に開かれ、従って、このときには空気は高負
荷側の吸気マニホールド32及び低負荷側の吸気マニホー
ルド30の双方を通って供給される。
第１図に示されるように、６気筒に対して２つの排気マ
ニホールド50が設けられ、一方の排気マニホールド50は
第1,2,3気筒に接続され、他方の排気マニホールド50
は、第4,5,6気筒に接続される。各排気マニホールド50
の集合部にはそれぞれに触媒52が配置され、各排気マニ
ホールド50はさらにマフラー54を通って相互に独立して
終端する。この場合、点火順序は、第1,6,5,4,3,5気筒
の順ある。各排気マニホールド50は３つの枝管を有し、
従って、１つの枝管が１気筒分の排気ポート22に接続さ
れることになる。
第２図はそのような枝管の１つ50aを示しており、枝管5
0aは機関の長手軸線に対してほぼ直角に取りけられる。
ところで、各気筒には２つの排気ポート22があり、これ
らの２つの排気ポート22はシリンダヘッド14内で１つの
ポートに合流される。Esを付けて示される排気弁26を配
置した方の排気ポート22は上記枝管50aと一直線を成す
ように機関の長手軸線に対してほぼ直角に形成され、且
つ燃焼室18に接線方向に開口する。他方の排気ポート22
は機関の長手軸線に対してほぼ直角に形成された側の排
気ポート22に或る直角をつけて合流される。この排気ポ
ート22の構成は、２つの排気弁26をもつことによって排
気ガスの排出速度を高めることができることにあり、そ
して、排気ガスが排気ポート22及び排気マニホールド50
に排出され、その一部が燃焼室18に再流入するときに、
一直線上に流れる慣性の効果によって、角度を付けた側
の排気ポート22からの再流入はほとんどなく、Esを付け
て示される排気弁26を配置した方の排気ポート22を主に
通り、この再流入排気ガスがシリンダ軸線の周りのスワ
ールＳを形成することができるようにしたものである。
このスワールＳは第２図で見て時計回り方向である。そ
して、このスワールＳを形成させる（Es側の）排気ポー
ト22は、高負荷側の吸気弁FBを有する吸気ポート20と一
直線上で向き合い、低負荷側の吸気弁FAを有する吸気ポ
ート20とは中心線を挟んでオフセットして向き合うよう
になっている。従って、低負荷時に低負荷側の吸気弁FA
を有する吸気ポート20から供給された吸気がそれ自体で
スワールを生成する場合には、そのスワールは再流入排
気ガスのスワールＳと同じ時計回り方向になる。低負荷
時には、吸気制御弁48が閉じられるのでスワールＳを形
成させる排気ポート22と向き合った高負荷側の吸気ポー
ト20からの吸気の流れはなく、再流入排気ガスのスワー
ルＳを妨げるものがなく、かくして、スワールＳが消滅
することなく保持されることができる。
第２図に示されるように、シリンダヘッド14ての内壁、
即ち燃焼室18の上壁には、マスク56が形成される。この
マスク56は機関の長手軸線とほぼ平行に燃焼室18を横断
し、中央の大部分は鋭い立ち上がりの台地状隆起で形成
され、側縁部において傾斜が緩やかになっている。点火
プラグ28は吸気弁24側にくるようになっている。このマ
スク56もスワールＳの形成を助けるものである。即ち、
排気弁（Ｅ）26からの再入流排気ガスは前述したように
ほとんどなばかりでなく、流入があったとしてもマスク
56に遮られる。排気弁Esからの再流入排気ガスは前述し
たようにそれ自体でスワールしようとし、さらに、スワ
ールから外れて燃焼室18の中心方向への流れがあればこ
れもマスク56に遮られる。従って、排気弁Esからの再流
入排気ガスはマスク56の側縁部の傾斜の緩やかな領域を
通る他なく、ますます、燃焼室18及びシリンダの円筒面
に沿って流れるようになるのである。また、高負荷時に
は、２つの吸気ポート20から平行に供給される吸気がマ
スク56に当たり、下向きに流れを向けられ、排気ポート
22に吹き抜けるのが防止される。点火プラグ28は吸気弁
24側にあるので低負荷時でもより濃い混合気に接するこ
とができるのである。
ここで排気ガスの圧力について説明すると、機関低負荷
時、排気便26が開かれた直後に弱い排気ブローダウンが
あって排気ポート内は正圧になり、燃焼室18の排気圧力
は急激に低下する。ピストン16の降下運動によって燃焼
室18の圧力が排気ポートの圧力よりも低下すると、排気
ブローダウンによって燃焼室から排出された排気ガスの
一部は、排気ポート22と燃焼室18の圧力差によって燃焼
室18に再流入（逆流）するようになる。
このように、機関低負荷時には弱い排気ブローダウンの
直後に排気ガスの燃焼室への逆流がある。本発明におい
ては、燃焼室へ逆流する排気ガスが、第２図及び第３図
に示されるように、燃焼室18内でシリンダ軸線の回りの
スワールＳを形成するようになっている。従来、吸気ポ
ートから吸入された吸入空気にスワールを発生させるこ
とはかなり提案されているが、逆流する排気にスワール
を発生させることは本発明の大きな特徴である。
第４図はクランクシャフトと同期して駆動される吸気弁
24の開弁期間（FO）と排気弁26の開弁期間（EO）とを示
した図である。２サイクル内燃機関では、ピストン16が
上死点TDCから下死点BDCへ下降していく膨張行程と、下
死点BDCから上死点TDCへ上昇していく圧縮行程の２行程
しかなく、排気と吸入はこれらの２行程の間に下死点BD
Cの近くで行われ、基本的には過給機42で押し込まれた
吸気が排気ガスを押し出しつつガス交換を行う掃気を含
んでいる。高負荷時には吸気量及び燃料量が多く、従っ
て、シリンダ内に残留する排気ガスは少ないので、燃焼
上の問題は少ないが、アイドル時及び低負荷時には吸気
量及び燃料量が少なく、残留排気ガスが多い中で燃焼を
行わなければならず、吸気と排気が混合すると空燃比が
薄くなり、着火燃焼が非常に困難になるのである。
本発明においては、排気弁26は下死点BDC前80度の時点
で開き、このときにはピストン16の下降速度が速いの
で、アイドル時及び低負荷時の弱い排気ブローダウン後
に燃焼室18の圧力は下がり、排気ポート22の背圧と燃焼
室18の負圧とによって排気ガスの逆流が確実に生じるよ
うになっている。排気弁26は圧縮行程のあまり進まない
下死点BDC後40度の時点で閉じる。また、吸気弁24は排
気弁26が開いた後で排気ガスの逆流が生じたような時
点、例えば下死点BDC前50度の時点で開き、排気弁26の
閉弁後の下死点BDC後70度の時点で閉じる。
第５図はアイドル時及び低負荷時の排気ガスの逆流及び
スワールの生成、及びそれによって生じる吸気と残留排
気ガスの成層化を説明する図である。このときには、吸
気制御弁48は閉じられ、吸気の供給は低負荷吸気弁（F
A）20側からのみとなる。この吸気の供給は、量自体が
少なく且つ過給圧も低いのでゆっくりしたものである。
第５図（ａ）に示されるように、下死点BDC前80度にな
ると排気弁26が開き、圧力Ｐの弱い排気ブローダウンが
生じる。この排気ブローダウンはアイドル時及び低負荷
時においては短時間で終了する。例えば、アイドル時及
び低負荷時の弱い排気ブローダウンにおける排気ポート
22の圧力は、瞬間的に２〜3kg/cm2程度になるが、直ぐ
に1.05kg/cm2程度に下がり、正圧の背圧を維持しつつ安
定化する。
ピストン16の下降により燃焼室18内が負圧になり、第５
図（ｂ）に示されるように排気ガスが矢印Ｑのように再
流入し、排気ポート22の構造、マスク56等のスワール形
成手段により、燃焼室18内で排気ガスのスワールＳが形
成される。下死点BDC前50になると、低負荷吸気弁（FA2
0）が開く。吸気はスロットル弁40で調量され、過給機4
2の過給圧も比較的に低い。また、吸気弁24が実質的に
全開になるのに時間がかかるので吸気は直ちには流入せ
ず、低負荷吸気弁（FA20）の開弁当初にも排気ガスの逆
流及びスワール形成は続いている。このように排気スワ
ールの形成はかなりの時間続けられ、このスワールはシ
リンダ軸線の回りに形成されるものであるから圧縮行程
末期後まで消滅することなく維持されるものである。
しかる後に、第５図（ｃ），（ｄ）に示されるように、
吸気弁24が実質的に全開になると吸気が入ってくる。こ
のときにはピストン16の下降速度も小さくなっているの
で燃焼室内にはほとんど負圧が形成されず且つ前述した
ように過給圧も小さいので、吸気はゆっくりと燃焼室18
に入る。従って、流入した吸気は排気スワール上にゆっ
くりと乗り、前述したように同じ方向に回るように供給
されるので、排気スワール上で排気スワールとともにス
ワールするようになる。このようにして、吸気はシリン
ダヘッド14側の点火プラグ28側に近い部位に集まり、即
ち、シリンダヘッド14側の吸気とピストン16側の排気と
の成層化が達成されるのである。この吸気と排気の成層
は、第５図（ｅ）に示されるように、ピストン16が下死
点まで降下し、それから少し上昇して排気弁26が閉じ、
そして吸気弁24が閉じても維持される。尚、ピストン16
が下死点を過ぎても上昇に転じても暫くは運動速度が遅
く、そして、各排気マニホールド50に設けた触媒52が排
気ポート22及び排気マニホールド50の圧力の低下を妨げ
るので、燃焼室18から排気ポート22への吸気の流出、い
わゆる吸気の吹き抜けはほとんど起こらない。また、各
排気マニホールド50に設けた触媒52は、排気ブローダウ
ン時の圧力を反射させる作用をもつことが確認されてお
り、この反射圧力が、ピストン16が下死点を過ぎて上昇
に転じた後で燃焼室18に背圧を与え、吸気の吹き抜け防
止に効果を発揮する。この効果を生かすためには、排気
弁26の弁開時期のオーバラップがないようにしておくこ
とが必要であり、かくして、第１図に示されるように、
排気マニホールド50と触媒52をそれそれに設けるのが好
ましいのである。
次に燃料の供給について説明する。
第３図に示されるように、燃料噴射弁34の開弁時期及び
開弁時期は制御装置60によって制御される。制御装置60
はマイクロコンピュータとして構成され、演算と制御の
機能を有する中央処理装置（CPU）62と、プログラムを
記憶させたリードオンリメモリ（ROM）64と、データ等
を記憶させるランダムアクセスメモリ（RAM）66とを備
え、これらはバス68によって相互に接続されるととも
に、入出力（I/O）インターフェース手段70にも接続さ
れる。制御装置60には燃料噴射制御に必要な期間作動状
態を表す多くの信号が入力され、本発明ではその中で
も、回転数センサ72、負荷センサ74、クランク位置セン
サ76からの信号が特に重要である。尚、これらのセンサ
は現在でも使用されているので、これ以上詳細に説明し
ない。
第７図は本発明で実施する燃料噴射の主なフローを示す
図である。まず、ステップ80において機関回転数Neが所
定の値N1よりも小さいかどうかを判断し、ノーのとき、
即ち機関回転数Neが所定の値N1よりも大きいときにはス
テップ87に進んで全気筒噴射を行う。イエスのときには
ステップ81に進んで、吸入空気量Q/Nで代表された機関
負荷が所定値K1よりも小さいかどうかを判断し、ノーの
とき、即ち機関負荷が所定値K1よりも大きいときにはス
テップ87に進んで、全気筒噴射を行う。ステップ81でイ
エスのときにはステップ82へ進む。ステップ82はクラン
ク位置が１サイクル経過したかどうかを判断するもので
あり、例えばクランク角度Θが所定値（360度）に成っ
たかどうかを見るものである。ステップ82でイエスであ
れば、１サイクル経過したとしてステップ83に進んでFC
フラグを反転させ、さらにステップ84に進んでFCフラグ
をストアする。ステップ82でノーであればまだ１サイク
ル経過していないと見てステップ85に進むのである。
第１図に示される６気筒は、第８図のようにグループ分
けされており、Ａグループが第1,2,3気筒、Ｂグループ
が第4,5,6気筒となっている。第７図のステップ80,81で
全気筒噴射と設定されたときには、全ての気筒の燃料噴
射弁34が点火順序に従ってその気筒の噴射時期に開弁す
るようになっている。開弁時期は例えば、第４図で示さ
れる吸気弁24の開弁前の時点で適切に定めらる。第７図
ではＡグループ気筒噴射（ステップ86）とＢグループ気
筒噴射（ステップ88）があり、グループ気筒噴射のとき
には第８図に示されるように当該グループ気筒のみその
気筒の噴射時期に噴射が行われる。例えば、Ａグループ
気筒噴射のときには第1,2,3気筒の噴射が行われ、第4,
5,6気筒はその噴射時期になっても噴射されない。この
グループ噴射は機関サイクル毎に交互に行われ、１気筒
についてみると、或るサイクルで噴射を行い、次のサイ
クルでは燃料噴射を行わない。
第７図を参照すると、ステップ82,83,84は機関低負荷
（低回転数）時に１サイクル毎に噴射するグループを指
定するフラグを反転させ、ステップ85,86,88でそのフラ
グを見て、ＡまたはＢを選ぶようにしたものである。
第５図は低負荷時に燃料噴射を行わないサイクルを示し
ており、前述したように吸気と排気ガスの成層化が形成
される。しかしながら、このサイクルでは燃料が供給さ
れないので点火時期になっても爆発、燃焼はなく、吸気
と排気ガスの成層化を保持したまま次のサイクルにな
る。第６図はその次のサイクルを示しており、第５図
（ａ）に対応する第６図（ａ）では、その前のサイクル
で燃焼がないので排気のブロークダウンは起こらず、吸
気と排気ガスの成層化を保持したままピストン16が下降
していく。また、（ｂ）での排気ガスの再流入もない。
（ｃ）で吸気弁24が開かれると、吸気が供給される。こ
の場合にも、新しい吸気と、前のサイクルで成層化され
ていた吸気と排気ガスとが成層化され、極端に言えば３
層の成層化が達成される。このサイクルでは吸気弁24の
開弁期間中に燃料噴射が行われ、一番上の層は燃料を含
む混合気層になる。
アイドル時及び軽負荷時には、混合気は上述したように
シリンダヘッド14の点火プラグ28側に近い部位に集ま
り、それによって空燃比も点火プラグ28の近くでは薄く
ならず、点火プラグ28によって容易に着火して確実な燃
焼が得られるようになるのである。そして、この混合気
及び次の吸気は排気ガスの上に乗っており、高温の排気
ガスによって活性化され、ラジカル燃料成分を含む活性
熱雰囲気状態を形成して、着火性が高められた状態の中
で燃焼を行うことができるのである。そして、混合気の
下に空気の層があることによって残留排気ガスが多い中
でも酸素不足になることなく完全燃焼を行うことがで
き、未燃燃料が排出されることが非常に少なくなるので
ある。
中高負荷時には吸気制御弁48が開かれるので両方の吸気
ポート24を通って吸気が供給されるようになり、特に、
大量の空気が高負荷側の吸気ポートFB24を通ることがで
きるようになる。このように吸気量が多くなると再流入
排気ガスのスワールの効果はなくなり、多量の吸気にる
横断掃気が行われるようになる。このときに、シリンダ
ヘッド14の中央を横断するマスク56があるので、排気ポ
ート22に向かって供給された吸気はマスク56に当たって
下向き流れになり、結局、吸気が最初下向きに流れ次に
ピストン16に当たって上向きになり、Ｕ字状の流れで掃
気を行う。そして、このときには全気筒噴射が実施され
ており、２サイクル特有の高トルクを得ることが可能に
なる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば特にアイドル及び
低負荷時に吸気と残留排気との間で成層を達成し、さら
に混合気を直制に排気ガスに接触しないようにして、確
実に排気浄化性能の優れた燃焼を行うことができ、低負
荷から高負荷まで良好な燃焼をすることのできる２サイ
クル内燃機関を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を適用した６気筒の２サイクル内燃機関
を示す図、第２図は第１図の１気筒の燃焼室の近傍を詳
細に示す図、第３図は第２図の吸気弁と排気弁を通る垂
直断面図、第４図はバルブタイミングを示す図、第５図
は低負荷時の燃料供給しないサイクルの成層化を説明す
る説明図、第６図は同様にその次の燃料供給を行うサイ
クルの説明図、第７図は低負荷時に交互のサイクルで燃
料噴射を行うことを示すフローチャート、第８図は点火
順序に従って実施されるグループ噴射を説明する説明図
である。 14……シリンダヘッド、 16……ピストン、 18……燃焼室、 20……吸気ポート、 22……排気ポート、 24……吸気弁、 26……排気弁、 42……過給機、 48……吸気制御弁、 56……マスク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 棚橋 敏雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 広瀬 雄彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−142132（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−68632（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−291427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−44418（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−104613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−18019（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】クランクシャフトにより駆動されかつシリ
    ンダヘッドに取付けられた吸気弁および排気弁を具備
    し、排気弁が吸気弁よりも先に開弁せしめられると共に
    過給機により過給された吸気を吸気弁から燃焼室内に供
    給するようにした２サイクル内燃機関において、排気弁
    が開弁した直後に排気ポートから燃焼室内に逆流する排
    気ガスをシリンダ軸線回りにスワールさせる排気ガスス
    ワール手段と、高負荷運転時には各サイクル毎に吸気通
    路内に燃料を供給し、低負荷運転時には一つおきのサイ
    クル毎に吸気通路内に燃料を供給する燃料供給手段とを
    具備した２サイクル内燃機関。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239960A (en) * 1991-07-30 1993-08-31 Mazda Motor Corporation Engine induction system provided with a mechanical supercharger
FR2693233B1 (fr) * 1992-07-02 1994-08-19 Inst Francais Du Petrole Dispositif de contrôle de l'injection pneumatique d'un mélange carbure dans un moteur à combustion interne à deux temps et utilisation associée.
US5323753A (en) * 1992-10-19 1994-06-28 Ford Motor Company Induction system for an internal combustion engine
US5918577A (en) * 1998-02-04 1999-07-06 Ford Global Technologies, Inc. Stratified exhaust residual engine
DE19913746C2 (de) * 1999-03-26 2001-05-31 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Erkennung von abgasverschlechternden und katalysatorschädigenden Aussetzern bei Verbrennungsmotoren
US9097190B2 (en) * 2010-04-08 2015-08-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Combustion control apparatus for an internal combustion engine

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2958315A (en) * 1959-05-18 1960-11-01 Power Brake Equipment Company Two stroke cycle engine brake
US3245678A (en) * 1963-08-06 1966-04-12 Hank F Riehle Tool holder
US3808807A (en) * 1971-08-27 1974-05-07 Brunswick Corp Tuning arrangement for outboard motor
JPS4851126A (ja) * 1971-11-01 1973-07-18
FR2338385A1 (fr) * 1976-01-15 1977-08-12 Melchior Jean Perfectionnements aux moteurs a combustion interne a deux temps
JPS5327731A (en) * 1976-08-27 1978-03-15 Yamaha Motor Co Ltd Fuel injection control system of 2 stroke engine
US4172434A (en) * 1978-01-06 1979-10-30 Coles Donald K Internal combustion engine
FR2420034A1 (fr) * 1978-03-14 1979-10-12 Soubis Jean Pierre Perfectionnements a des moteurs deux temps ameliorant la combustion et permettant une reduction de la pollution
US4357917A (en) * 1978-05-15 1982-11-09 Nissan Motor Company, Limited Variable valve timing system for induction control of an internal combustion engine
US4224905A (en) * 1978-05-25 1980-09-30 Von Seggern Ernest A Two-cycle engine with stabilized combustion and method of operation therefor
JPS5928742B2 (ja) * 1979-01-08 1984-07-16 日産自動車株式会社 気筒数制御エンジン
US4327676A (en) * 1980-03-03 1982-05-04 Mcintire Ray G Method and apparatus for a low emission diesel engine
US4543928A (en) * 1980-06-13 1985-10-01 Von Seggern Ernest Two cycle engine with dynamic stratification and method of operation therefor
JPS6060010B2 (ja) * 1980-12-02 1985-12-27 トヨタ自動車株式会社 多気筒内燃機関の吸気装置
US4393853A (en) * 1981-08-06 1983-07-19 Research Corporation Exhaust gas recirculation type internal combustion engines and method of operating same
JPS5922250A (ja) * 1982-07-26 1984-02-04 Sanyo Electric Co Ltd ピツクアツプの走査針
JPS5968520A (ja) * 1982-10-12 1984-04-18 Yamaha Motor Co Ltd 多気筒内燃機関の排気装置
JPS59188014A (ja) * 1983-03-24 1984-10-25 Mazda Motor Corp エンジンのバルブタイミング制御装置
JPS605770A (ja) * 1983-06-22 1985-01-12 Hitachi Ltd 光サイリスタのゲ−ト駆動回路
US4548175A (en) * 1983-12-05 1985-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine with two intake valves
JPS60164608A (ja) * 1984-02-06 1985-08-27 Mazda Motor Corp デイ−ゼルエンジンの排気弁制御装置
JPS60247006A (ja) * 1984-05-22 1985-12-06 Yoichi Yamazaki 多気筒エンジンの排気装置
JPS611656U (ja) * 1984-06-10 1986-01-08 マツダ株式会社 デイ−ゼルエンジンの吸気装置
US4616605A (en) * 1984-12-31 1986-10-14 Kline Herbert E Two-cycle engine with improved scavenging
JPS61167129A (ja) * 1985-01-19 1986-07-28 Nippon Clean Engine Res ２サイクル内燃機関
JPS61201818A (ja) * 1985-03-04 1986-09-06 Mazda Motor Corp ２サイクルエンジン
US4700681A (en) * 1985-04-08 1987-10-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection system for an internal combustion engine
US4732124A (en) * 1986-06-12 1988-03-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Two-cycle internal combustion engine
US4732117A (en) * 1986-07-02 1988-03-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Two-cycle internal combustion engine
JPH06102981B2 (ja) * 1986-07-02 1994-12-14 トヨタ自動車株式会社 ２サイクル内燃機関
JPH0663452B2 (ja) * 1986-07-04 1994-08-22 トヨタ自動車株式会社 ２サイクル内燃機関

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DE3865854D1 (de) 1991-12-05
US4821686A (en) 1989-04-18
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EP0279429B1 (en) 1991-10-30
EP0279429A2 (en) 1988-08-24

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