JPH089375Y2 - ２サイクルエンジンの混合気生成装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、２サイクルガソリンエンジンに関し、より
詳しくは、点火プラグの近傍に濃い混合気を形成する装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、点火プラグの近傍に濃い混合気を形成するため
の構成として、実開昭60−15966号公報に記載されたも
のがある。この構成において、燃料噴射弁は吸気ポート
の出口部に略水平に配置され、吸気弁の開弁時、点火プ
ラグに向けて燃料を噴射する。

〔考案が解決しようとする課題〕 上記従来の構成は、燃料噴射弁から噴射された燃料が
点火プラグを直撃するため、点火プラグにカーボンが堆
積しやすく、この結果失火しやすくなるという問題があ
る。またこのような燃料噴射弁を、給排気ポートをそれ
ぞれ給排気弁により開閉する２サイクルエンジンに用い
ると、次に述べるように、燃料の吹抜けにより燃費およ
び排気ガスエミッションの悪化を招き、また特にアイド
ル運転のような極軽負荷運転時、濃混合気の流動による
燃焼のサイクル間変動を増加させるという問題がある。

２サイクルエンジンにおいては、排気弁が閉弁した
後、給気弁が閉弁するまでの間に燃料噴射を行なうと、
燃焼室上部に濃混合気を形成することができる。しかし
この時、ピストンが上昇工程にあるため、この濃混合気
の一部が給気ポート側にいったん押戻され、次のサイク
ルにおいて給排気弁が共に開弁している間に燃焼するこ
となく排気ポートへ吹抜けてしまう。また、給気ポート
や給気弁傘部に付着した液状燃料が給気弁開弁直後の新
気によって運ばれ、そのまま排気ポートへ吹抜けること
がある。このように燃焼しない燃料が排気ポートへ吹抜
けると、この分だけ燃料消費量が多くなり、また排気ガ
ス中の未然ガスが増大することとなる。

また、給気比（＝新気容積／行程容積）が0.1程度の
軽負荷の場合、ピストンが上死点付近にある時、比較的
濃い混合気が偏平に押潰され、燃焼室と各ポート間の圧
力差等によって生じる燃焼室内の気流の乱れによって燃
焼室内を流動する。この結果、点火プラグの近傍の混合
気はリッチおよびリーン状態を繰返し、これにより非常
に大きな燃焼変動を生じ、すなわちアイドル運転のよう
な極軽負荷運転が不安定となる。

本考案は、点火プラグのカーボン汚損を防止し、燃費
および排気ガスエミッションを改善するとともに、点火
プラグ近傍に安定した濃混合気層を形成することによ
り、特に極軽負荷時における燃焼変動を抑制して極軽負
荷運転を可能ならしめることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案によれば、上記問題に鑑み、給排気ポートを給
排気弁により開閉する２サイクルエンジンであって、シ
リンダヘッド面に設けられた凹状の電極室と、該電極室
内に配置された点火プラグと、前記給気弁開弁期間の後
半に給気ポート内の前記給気弁近傍に燃料を噴射する燃
料噴射弁と、前記電極室と給気ポートのシリンダヘッド
開口部との間に設けられ、給気弁の少なくとも開弁初期
の期間給気弁の前記電極室側部分を閉鎖する遮断壁と、
該遮断壁に開口し、前記記電極室に連通する連通路とを
備え、前記給気弁と排気弁とは、ともにピストン下降中
に開弁し、かつピストン上昇中に閉弁し、前記連通路の
前記開口は、前記給気弁開弁中は前記連通路が前記給気
ポート内に連通する位置に配置されていることを特徴と
する２サイクルエンジンの混合気生成装置が提供され
る。

〔作用〕

燃料噴射弁から噴射された微粒化燃料は、給気ポート
から燃焼室に流入する新気に乗ってこの新気と混合し、
これにより燃焼室上部に濃混合気が形成され、この濃混
合気はピストンの上昇によって電極室へ押込められる。

〔実施例〕

以下図示実施例により本考案を説明する。

第１図および第２図は本考案の一実施例を適用した２
サイクルエンジンを示す。シリンダブロック11に形成さ
れたシリンダボア12には、ピストン13が摺動自在に設け
られ、シリンダヘッド14、シリンダボア12およびピスト
ン13の頂面により燃焼室15が形成される。シリンダヘッ
ド14に形成された給気ポート16および排気ポート19は、
それぞれ給気弁17および排気弁18により開閉される。

燃焼室15に面するシリンダヘッド面21の中央部、すな
わち点火プラグ22の電極23が臨む部分は、他の部分より
も凹陥し電極室24が形成されている。すなわち電極23は
電極室24内に位置し、燃焼室15内に突出しない。電極室
24は略円柱状の空間であり、給気ポートの出口部に近傍
して設けられる。

シリンダヘッド14であって給気ポート16の下側に形成
された水平孔31内には、燃料噴射弁32が給気弁17に対向
させて配設される。燃料噴射弁32は従来公知の構成を有
するいわゆる広角噴射型の噴射弁であり、本実施例にお
いてエンジン負荷が一定値より小さい時のみ作動するよ
うになっており、給気ポート16の出口部へ向けて微粒化
燃料Ａを噴射する。一方、エンジン負荷が一定値より大
きい時、給気ポート16の上側に設けられた別の燃料噴射
弁（図示せず）が燃料噴射を行なう。

電極室24と給気ポート16の間には遮断壁33が設けられ
る。遮断壁33は、第２図から理解されるように、給気ポ
ート16と、電極室24および排気ポート19との間におい
て、他の部分に対して燃焼室15（第１図）側に隆起す
る。遮断壁33の給気ポート16側の壁面34は、開閉する給
気弁17の弁傘17aの縁部に沿うように円筒面状に形成さ
れる。また遮断壁33には、給気ポート16の端部中心から
点火プラグ22の電極23へ向って延びる連通路35が穿設さ
れる。連通路35は、第１図に示されるように、傾斜して
電極23側が上方に位置しており、給気弁17の閉弁時燃焼
室15に臨み、給気弁17の開弁時給気ポート16の端部に臨
む。

給排気弁は第３図に示すタイミングで開閉する。すな
わち、下死点前約80°においてまず排気弁が開弁し、次
いで下死点前約50°において給気弁が開弁する。そして
下死点後約40°において排気弁が閉弁した後、下死点後
約70°において給気弁が閉弁する。なお符号ａ〜ｅは第
４図の符号（ａ）〜（ｅ）にそれぞれ対応する。

アイドル運転のような極軽負荷運転時について、第４
図（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。

第４図（ａ）において、排気弁18が開弁すると、燃焼
室15の圧力によって排気ポートにいわゆるブローダウン
が起り、残留ガスＧは矢印Ｂに示すように排気ポートへ
排出される。

次いで給気弁17が開弁すると、第４図（ｂ）において
矢印Ｃで示すように、新気が給気ポート16から燃焼室15
内に流入する。この新気は、遮断壁33が設けられている
ために、給気弁17のシリンダボア12側から燃焼室15内に
流入する。またこの時、連通路35が給気ポート16に臨む
ので、新気の一部は連通路35を通って電極室24内に流入
し、矢印Ｄで示すように燃焼室15側へ向って流れ、これ
により電極室24内の残留ガスが掃気される。一方排気ポ
ートでは排気圧力脈動により負圧波が発生し、これによ
り排気弁18の近傍の残留ガスＧが排気ポートへ吸込まれ
る。しかしていわゆる横断掃気が発生し、新気が燃焼室
15内の残留ガスＧを排気ポート側へ押出す。

給気弁17の開弁期間の後半であって排気弁18が閉弁す
る前、第４図（ｃ）に示すように、燃料噴射弁32は微粒
化燃料Ａを噴射する。この微粒化燃料Ａは、給気ポート
16から燃料室15に流入する新気に乗り、これにより適当
に混合される。この時ピストン13は上昇し始めており、
このため、混合気の燃焼室15への流入速度は、第４図
（ｂ）に示す給気弁17の開弁直後における新気の流入速
度よりも小さい。したがって、混合気は燃焼室15の下部
へは到達せず、給気弁17の背面に発生する渦流Ｅにより
燃焼室15の上部に濃混合気が形成される。一方、燃料噴
射が終了しても、排気弁18が開弁している間は、残留ガ
スおよび一部の新気は給気ポート16から流入する新気に
より排気ポート側へ押出される。

しかして燃焼室15の上部に形成された濃混合気は、燃
焼室15内の多量の高温残留ガスの輻射熱により気化が促
進される。またピストン13の上昇により、第４図（ｄ）
に矢印H,Iで示すように、燃焼室15に流入した新気Ｆの
一部が連通路35および給気弁17と弁座との隙間を通り、
給気ポート16を逆流し、これにより濃混合気Ａはさらに
燃焼室15の上部へ押しやられる。

給気弁17の閉弁後、第４図（ｅ）に示すようにピスト
ン13の上昇により濃混合気Ａ、新気Ｆ、残留ガスＧはそ
れぞれ圧縮され、燃焼室15の上部に形成された濃混合気
Ａは電極室24および遮断壁33の近傍に押込められる。そ
して点火プラグ22によって電極室24内の濃混合気が着火
され、これが火種となって電極室24の外部の混合気が燃
焼する。

以上のように本実施例は、シリンダヘッド面21から凹
陥した電極室24内に点火プラグ22の電極23を配設し、給
気弁17の開弁期間の後半に微粒化した燃料を噴射するよ
うに構成されている。したがって、燃料は直接点火プラ
グの電極23に当たらず、点火プラグのカーボン汚損が防
止される。一方、燃料噴射時、混合気の燃焼室15への流
入速度が比較的小さいため、燃焼室15の上部に濃混合気
が形成され、この濃混合気は電極室24内に保持されて遮
断壁33に遮られるため給気ポート16へ押戻されることが
ない。また給気弁17の弁傘部17aの一部は遮断壁33に近
接するため、新気は燃料噴射弁32側を通って燃焼室15へ
流入することとなり、したがって燃料噴射弁32の近傍に
おける流速は大きく、燃料は弁傘部17aに付着すること
なく燃焼室15へ導かれる。したがって給排気弁17,18の
開弁時に燃料が給気ポート16から排気ポートへ吹抜ける
ことがない。この結果、燃費が向上し、排気ガスエミッ
ションが改善されるばかりでなく、特に高負荷運転時に
おける出力低下を防止することができる。さらに、軽負
荷運転時、濃混合気が電極室24内に形成され、点火プラ
グ22の近傍に安定的に保持されるので、燃焼状態が極め
て安定したものとなる。したがってアイドル運転のよう
な極軽負荷運転を、エンジンストールを生じることな
く、安定した状態で行なうことができ、またエンジン振
動を抑制することができる。

なお連通路35は、上記実施例において遮断壁33を貫通
する孔であったが、これに代え、下方に開口する切欠き
であってもよい。

〔考案の効果〕

以上のように本考案によれば、点火プラグのカーボン
汚損を生じることがなく、燃費および排気ガスエミッシ
ョンを改善することができる。また、特にアイドル運転
のような極軽負荷運転時、燃焼変動が抑制され、安定し
た運転をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示し、第２図のＩ−Ｉ線に
沿う断面図、 第２図はシリンダヘッド面を下から見た平面図、 第３図は給排気弁の開閉タイミングを示す図、 第４図（ａ）は排気弁が開弁した直後のエンジンを示す
断面図、 第４図（ｂ）は給気弁が開弁した直後のエンジンを示す
断面図、 第４図（ｃ）は燃料噴射を行なっている状態のエンジン
を示す断面図、 第４図（ｄ）は給気弁が閉弁する直前のエンジンを示す
断面図、 第４図（ｅ）は給気弁が閉弁した直後のエンジンを示す
断面図である。 16…給気ポート、17…給気弁、18…排気弁、19…排気ポ
ート、21…シリンダヘッド面、22…点火プラグ、23…電
極、24…電極室、32…燃料噴射弁、33…遮断壁、35…連
通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 梅花 豊一 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)考案者 館 隆雄 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)考案者 仁平 裕昭 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53−13010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−2808（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−54110（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−223316（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−7003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−85319（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−15966（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−97373（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】給排気ポートを給排気弁により開閉する２
   サイクルエンジンであって、 シリンダヘッド面に設けられた凹状の電極室と、該電極
   室内に配置された点火プラグと、前記給気弁開弁期間の
   後半に給気ポート内の前記給気弁近傍に燃料を噴射する
   燃料噴射弁と、 前記電極室と給気ポートのシリンダヘッド開口部との間
   に設けられ、給気弁の少なくとも開弁初期の期間給気弁
   の前記電極室側部分を閉鎖する遮断壁と、 該遮断壁に開口し、前記記電極室に連通する連通路とを
   備え、 前記給気弁と排気弁とは、ともにピストン下降中に開弁
   し、かつピストン上昇中に閉弁し、 前記連通路の前記開口は、前記給気弁開弁中は前記連通
   路が前記給気ポート内に連通する位置に配置されている
   ことを特徴とする２サイクルエンジンの混合気生成装
   置。