JPS6312817A

JPS6312817A - ２サイクル内燃機関

Info

Publication number: JPS6312817A
Application number: JP61154229A
Authority: JP
Inventors: Toshio Tanahashi; 敏雄棚橋; Norihiko Nakamura; 徳彦中村; Michiaki Ujihashi; 氏橋　通明; Hiroshi Noguchi; 博史野口; Toshio Ito; 敏雄伊藤; Toyoichi Umehana; 豊一梅花; Katsuhiko Hirose; 雄彦広瀬; Kingo Horii; 堀井　欽吾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-07-02
Filing date: 1986-07-02
Publication date: 1988-01-20
Anticipated expiration: 2009-08-22
Also published as: JPH0663451B2

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２サイクル内燃機関、特にクランク角に同期し
て作動される吸気弁及び排気弁を有し、かつシリンダ軸
まわりにスワールを形成する２サイクル内燃機関に関す
る。

〔従来の技術〕

特公昭６０−５７７０号には、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
ある時、両弁が開く。新気が吸気弁から流入したときは
、シリンダに沿って下方に供給され、縦周りのループ状
の流れを形成する。新気と排気との境界面は、最初吸気
弁の近く、次いでシリンダの中央部に、更に排気弁の近
くへと移動し、シリンダ内の全体で排気と新気とが確実
に置き換わる。

しかしながら、この２サイクル内燃機関は高負荷域では
問題ないが、アイドル域又は軽負荷域では、新気の量が
少なく、シリンダ内には多量の排気ガスが残留しており
、新気をシリンダヘッド（点火栓）の近傍に集めること
はできない。即ち、ループ状の流れでは、新気の主流は
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栓による着火や、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、頂面に四部を有するピストンも示しているが、この
凹部はシリンダ軸まわりにスワールを形成するためのも
のではない。

尚、米国特許４５４３９２Ｊ号には、シリンダの軸まわ
りに空気のスワールを形成し、ピストン側の空気とシリ
ンダヘッド側の混合気との間で成層化を行なっている。

しかし、排気のスワールを形成し、排気と新気との間の
成層化を行うものではなく、また副室タイプのものであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、シリンダヘッド部に設けられた吸気ボート及
び排気ポートが燃焼室に開口している２サイクル内燃機
関において、特にアイドル域、軽負荷域の新気量が少な
い運転条件下においても、圧縮行程までに新気をシリン
ダヘッド（点火栓）の近傍に集めることにより、新気と
排気との成層状態の維持して、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、過給手段を有する新気供給系と、シリ
ンダヘッド部分に設けられた吸気ボート及び排気ポート
を開閉するために、クランク角に同期して駆動される吸
気弁及び排気弁とを有する２サイクル内燃機関において
、頂面に円筒形凹部を有するピストンと、少なくともア
イドル域、軽負荷域で排気ポートの背圧の圧力変動を抑
える排気系と、ピストン下降速度の速い時期に排気弁を
吸気弁より早く開き排気ポートの排気を燃焼室内へ逆流
させ、その際逆流する排気に略シリンダ軸回りのスワー
ルを与える手段とを含み、吸気弁より新気を該排気スワ
ール上にゆるやかに流入するようにした２サイクル内燃
機関が提供される。

〔作　用〕

本発明によれば、少なくともアイドル域、軽負荷域にお
いて、つぎのステップにより成層化が達成される。即ち
、ピストンの下降行程で、まず排気弁の開弁直後弱い排
気ブローダウンが発生し、瞬間的に排気ボート圧は高く
なるが、排気ポートの圧力変動は抑えられ、直ぐにシリ
ンダ内圧は大気圧となる。この時、ピストンの下降速度
が大きいためシリンダ内の圧力は負圧となり、υト気ボ
ートの高温の排気がシリンダ内へ逆流する。その際排気
スワール形成手段により、略シリンダ軸回りの排気スワ
ールが形成される。そして、この排気スワールの下部は
ピストン頂面の四部に室内される。ついで、シリンダ内
圧が下がり吸気弁開弁後、吸気ボートの圧力はスロット
ル弁で調圧され吸気弁で絞られているので、排気ポート
からの排気の逆流はまだ進行している。さらにピストン
下降速度が下がって吸気弁リフトが増大すると、スロッ
トル弁で調圧されかつ過給手段で過給された新気が排気
スワール上に乗るようにゆっくりと流入する。よって、
ヘッド側の新気とピストン側の排気の成層が得られる。

ついで、下死点に達し新気の流入が終了した後も略シリ
ンダ軸回りの排気スワールにより成層が維持され、断熱
圧縮行程に移る。

なお、排気脈動を抑えることにより、排気系への排気の
再流出や新気の流出又は新気の逆流が行われず、よって
略シリンダ軸回りの排気スワールは乱されることがない
。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図は本発明の実施例にかかわる６気筒２すイクル内
燃機関の概略図、第２図はその主要部を示す概略図、第
３図は同２サイクル内燃機関の断面図である。これらの
図において、１は内燃機関本体、１０は吸気系、３０は
排気系である。内燃機関本体ｌにおいて、２は燃焼室（
シリンダ）、３は頂面に四部８を有するピストン、４は
点火栓、５はマスク、６はシリンダヘッド、７はシリン
ダブロックである。吸気系１０において、１１はエアク
リーナ、１２はエアフローメータ、１３はスロットル弁
、１４は機械式過給機（スーパーチャージャ）、１５は
インタークーラ、１６は吸気制御弁、１７ａ、１７ｂは
サージタンク、１８ａ。

１８ｂはリード弁、　１９ａ、１９ｂは燃料噴射弁、２
０ａ、２０ｂは吸気ボート、２１ａ、２１ｂは吸気弁で
ある。また、排気系３０において、３１ａ、３１ｂは排
気弁、３２ａ、３２ｂは排気ポート、３３は排気マニホ
ルド、３４は排気制御弁、３５は触媒、３６はマフラー
である。

吸入空気はエアクリーナ１１から流入し、スロットル弁
１３で空気量を調整される。エアクリーナ１１とスロッ
トル弁１３との間にはエアフローメータ１２が設けられ
、吸入空気量を計測する。

スロットル弁１３の下流には機械式過給機（スーパーチ
ャージャ）１４が設けられ吸入空気を過給するとともに
、過給により温度上昇した吸入空気をその下流に設けた
インタークーラ１５により冷却し、吸入空気の体積効率
を向上する。機械駆動式過給機１４は、例えばルーツ式
ポンプ過給機であって、ハウジング内でポンプ作用をす
ることにより吸入空気を過給するものである。

インタークーラ１５の下流において吸気系１０は軽負荷
用吸気通路１０ａと高負荷用吸気通路１０ｂの２つに分
けられ、高負荷用吸気通路１０ｂには吸気制御弁１６が
設けられる。この吸気制御弁１６は通常のバタフライ弁
からなり、機関のアイドル域、軽負荷域では閉じられ、
高負荷域（中負荷域も含む、以下同じ）では開かれる。

各吸気通路１０ａ、１０ｂはそれぞれサージタンク１７
ａ、１７ｂに接続され、サージタンク１７ａ、１７ｂの
下流はそれぞれ分岐管で各気筒に分岐され、シリンダヘ
ッド６に形成された吸気ボート２０ａ１２０ｂを介して
燃焼室２に接続される。これらの吸気ボート２０ａ、２
０ｂはシリンダヘッド６側から直接燃焼室２に開口して
いる。各気筒の吸気ボート２０ａ、２０ｂには燃料噴射
弁１９ａ。

１９ｂがそれぞれ設けられ、これらの燃料噴射弁１９ａ
、１９ｂの上流には必要に応じてリード弁等の逆止弁１
８ａ、１８ｂをそれぞれ設けてもよい。一方の燃料噴射
弁１９ａは全運転域で燃焼室２の点火栓４の周辺に向け
て燃料を噴射し、他方の高負荷用燃料噴射弁１９ｂは吸
気制御弁１６の開いている高負荷域でのみ燃焼室２の中
央部に向けて燃料を噴射するもので、燃料噴射弁１９ａ
より噴射量を多くとれるようにより大きな噴口を有する
。噴射された燃料と混合された吸気空気は吸気ポー）２
０ａ、２０ｂからポペット型吸気弁２１ａ、２１ｂを介
して燃焼室２内へ流入する。

これらの吸気弁２０ａ、２０ｂは後述のようなタイミン
グでクランク角に同期してそれぞれ開閉される。

吸気ボート２０ａ、２０ｂから燃焼室２内へ流入する混
合気はそれぞれ第４図及び第５図に示すように流れるよ
うにされる。即ち、吸気ボート２０ａからは第４図に示
すように実質上吸気弁２１ａの傘部の全周から流入する
ようにされ、吸気ボート２０ｂからは第５図に示すよう
に吸気弁２１ｂの傘部の周囲の一部の領域、即ち燃焼室
シリンダ２の壁部に近い領域から直接下方へシリンダ壁
に沿って流れるようにされる。このため、例えば、吸気
ボート２０ｂの内壁の、吸気弁２１ｂに近接した領域で
あってシリンダ２の中央に近い側に第３図及び第５図の
破線で示すようなマスク壁２２が形成されている。従っ
て、吸気ボート２０ｂを流れる多量で高速の混合気（新
気）はマスク壁２２の傾斜部分に沿ってシリンダ壁側に
案内され、そのまま燃焼室２に流入して直接下方へシリ
ンダ壁に沿って素早く流れる。

吸気ボー）２０ａ、２０ｂと対向する位置でシリンダヘ
ッド６側から直接燃焼室２に開口している２つの排気ポ
ート３２ａ、３２ｂもシリンダヘフド６に形成されてい
る。特に、一方の排気ポート３２ｂは燃焼室２のシリン
ダに対して接続方向に向いている。これらの排気ポート
３２ａ、３２ｂも後述のようなタイミングでクランク角
に同期して作動されるポペット型排気弁３１ａ、３１ｂ
によりそれぞれ開閉される。２つの排気ポート３２ａ、
３２ｂは排気弁３１ａ、３１ｂ下流の近い位置で合流し
、排気マニホルド３３に接続される。排気マニホルド３
３は各気筒の枝管の集合部において、第１〜第３気筒の
枝管集合部３３ａと第４〜第６気筒の枝管集合部３３ｂ
とを分離又は流通できるように排気制御弁３４を設けて
いる。また２つに分離された枝管集合部３３ａ、３３ｂ
は、下流で１本に集合された二叉枝管３７を通じて排気
管３８に連結される。ここで、図示の６気筒２サイクル
内燃機関で、行程順序がクランク角６０度毎に第１、第
６、第２、第４、第３、第５気筒の順で繰り返されるも
のとすると、第１〜第３気筒のグループ及び第４〜第６
気筒のグループの各グループ内では気筒行程が１２０度
毎に繰り返されることとなる。排気管３８の下流には触
媒３５及びマフラー３６が設けられる。排気制御弁３４
は単に排気圧力を制御するためのもので、閉じている時
のシール性をあまり要求されないので、通常のバタフラ
イ弁で充分である。もっとも、ポペット弁のような閉鎖
時のシール性の高いものを用いてもよいことは勿論であ
る。この排気制御弁３４は機関のアイドル域、軽負荷域
で開くように制御され高負荷域では閉じるように制御さ
れる。

各気筒の燃焼室２はシリンダヘッド６、ピストン３及び
シリンダブロック７間に形成され、シリンダヘッド６側
上部中央に点火栓４が配置される。

シリンダヘッド６の排気弁３１ａ、３１ｂ周囲にはマス
ク５が形成されており、これらのマスク５は排気が排気
ボート３２ａ、３２ｂからポペット型排気弁３１ａ、３
１ｂの全周囲を経て燃焼室２内へ逆流する際に排気にス
ワールを与え、特にアイドル域、軽負荷域で燃焼室２内
にシリンダ（燃焼室２）の軸をほぼ中心とする適度なス
ワールを形成するような形状を有する。シリンダヘッド
の壁に形成したマスク５により排気逆流時に排気に略シ
リンダ軸まわりにスワールを与える場合、マスク５の形
状を変更し、第１２図に示すようにシリンダ中心軸Ｃか
ら吸気弁２１ａ、２１ｂよりに傾斜した軸線Ｙを中心と
したスワールを形成するようにしてもよい。また、前述
のように、いずれか一方の排気ポート３２ｂをシリンダ
の接線方向に向けることにより第１２図で示すように排
気スワールを吸気弁寄りに傾斜した軸線Ｙを中心として
形成することが可能である。従って、「略シリンダ軸ま
わり」という限定は広い意味に解すべきである。

ピストン３の頂面には、第３図に示すように、円筒形の
凹部８が形成されている。この凹部８の側面８ａはシリ
ンダ軸Ｃと一致する軸心を有する円筒壁であるが、底面
８ｂは吸気弁２１ａ、２１ｂ寄りの深さが大きくなった
傾斜面である。即ち、この傾斜底面８ｂの中心法線Ｚは
シリンダ軸Ｃに対して吸気弁２１ａ、２１ｂ側に傾斜し
ている。

各気筒の吸気弁２１ａ、２１ｂ及び排気弁３１ａ、３１
ｂは、図示しないが、クランクシャフトと同じ回転速度
で回転するカム軸に取付られた適切なカムにより作動さ
れ、第６図に示すような所定のタイミングでそれぞれ開
閉される。即ち、下死点（ＢＤＣ）を基準として約−１
２５度の時点で先ず排気弁３１ａ、３１ｂが開き、次い
で約−９０度の時点で吸気弁２１ａ、２１ｂが開く。ま
た、下死点（Ｂ　Ｄ　Ｃ）を基準として約＋４０度の時
点で排気弁３１ａ、３１ｂが閉じ、次いで約＋６０度の
時点で吸気弁２１ａ、２１ｂが閉じる。な）−１燃料噴
射弁１９ａ、１９ｂは下死点（ＢＤＣ）を基準として約
＋４５度から一４０度までの間で燃料を噴射する。

図示のように６気筒２サイクル内燃機関で、行程順序が
前述のようにクランク角６０度毎に第１、第６、第２、
第４、第３、第５気筒の順で繰り返されるものとすると
、各気筒の排気弁３１ａ、３１ｂの開閉状態は第７図に
示すようになる。即ち、第７図において、第１気筒のク
ランク角に対し実線で示した部分が各気筒のす［気弁３
１ａ、３１ｂが開いている期間である。一方、排気制御
弁３４は前述のように少なくとも機関のアイドル域、軽
負荷域で開くように制御される。従って、アイドル域、
軽負荷域ではすべての気筒の排気マニホルド３３の枝管
が相互に連通した状態となる。

これを第１気筒についてみると、第７図において、排気
弁３１ａ、３１ｂの開き始めの領域にでは第３気筒の排
気弁がまだ開いており、中間の領域して第６気筒の排気
弁が開き始め、終わりの領域Ｍで第２気筒の排気弁が開
き始める。特に他の気筒グループ（第６気筒）からの排
気圧力の影響を受けることにより、排気ポートは実質上
、常時正圧となっていて、各気筒の排気パルス過給効果
が生じない。他の気筒についても同様で、各気筒の排気
圧力が互いに干渉し、後述のように背圧を制御する。他
方、排気制御弁３４は機関の高負荷運転域で閉じている
ので、第７図における中間領域りでは、第６気筒の排気
弁が開くことによる背圧の影響を実質上受けないことと
なり、このため第１気筒の排気ポートは第２気筒の排気
圧力（Ｍ）の干渉を受は排気パルスによる過給効果を生
ずる。

なお、低回転時、排気ブローダウン直後に発生する脈動
を抑えるため、排気ポート近傍に排気弁を付けたり、共
鳴室を連結する方法を組合せてもよい。

次に本発明にかかわる２サイクル内燃機関の作用につい
て説明する。

まず、機関のアイドル域、軽負荷域において、吸気制御
弁１６は閉じ、一方排気制御弁３４は開いている。ピス
トン３の下降行程で、第６図の上死点（ＴＤＣ）よりク
ランク角−１２５度の位置に達するの時点で、排気弁３
１ａ、３１ｂが開き始める。従って、第６図の（Ａ）の
時点ごろは、燃焼後の排気が、第８図Ａに示しているよ
うに、開き始めたばかりの排気弁３１ａ、３１ｂから流
出（弱いブローダウンＰ）する。アイドル域、軽負荷域
ではシリンダ内での燃焼圧力は低く、排気の量が少ない
のでこのブローダウン（Ｐ）は短時間で終了する。即ち
、排気ポート３２ａ、３２ｂの部位では、最初の弱い排
気ブローダウン（Ｐ）のために排気圧力は瞬間的に２〜
３ｋｇ／ｃ＋ｊ程度になるが、直ぐに１．０５ｋｇ／ｃ
Ｊ程度に下がり安定化する。この傾向はエンジン回転数
が高まるにつれ一層安定する。ついで、第６図のクラン
ク角−９０度程度の（Ｂ）の時点では、ピストン３の下
降速度が相当大きく、シリンダ内圧は負圧となり、しか
も第７図の領域りで示したように他の気筒グループ（第
６気筒）の排気圧力の影響を受ける。よって、排気ポー
ト３２ａ、３２ｂにブローダウンした高温の排気が燃焼
室２内へ逆流（Ｑ）する。

その際、排気スワール形成手段、即ち偏心ポート３２ｂ
とマスク５により、略シリンダ軸（第１２図のＹも含む
）を中心とするスワール（Ｒ）が形成される。このスワ
ールの下部はピストン３の頂面の傾斜凹部８にスムーズ
に案内される。この時のスワールはゆっくりとした旋回
として、シリンダ内の排気の熱免敗を防止する。ついで
、吸気弁２１ａ、２１ｂの開弁後、吸気ボート２０ａの
圧力はスロットル弁１３で調圧され、吸気弁２１ａのリ
フト量が少なく、絞られているので、新気の流入はなく
、排気ポート３２ａ、３２ｂからの排気逆流が進む。さ
らにピストンが下がり下降速度がゆるやかになった頃吸
気弁リフトが増大し、第６図の（Ｃ）及び第８図Ｃで示
した状態となり、スロットル弁１３で絞られかつ過給機
１４で低圧に過給された新気（混合気）が吸気ボート２
０ａより吸気弁２１ａを介して燃焼室２に流入する。

この際、前述のように、吸気ボート２０ａがらは第４図
に示すように実質上吸気弁２１ａの傘部の全周から流入
するようにされ、しかもこの運転域でハヒストン３の下
降速度が小さいので、シリンダ内圧低下は少なく、よっ
て新気の流速が低くなり、新気は排気スワール上にゆっ
くり流入し燃焼室２の上部のシリンダヘッド６側の点火
栓４に近い部位に集まる。よって、シリンダヘッド側（
上層部）の新気（Ｓ）とピストン３（下層部）側の排気
（Ｒ）の成層化が得られる。排気（Ｒ）は略シリンダ軸
まわりにスワールしているので、ピストン３が下死点に
達し第６図の（Ｄ）及び第８図りで示した状態となって
も、新気（Ｓ）と排気（Ｒ）と間の成層状態が維持され
る。吸気弁２１ａが閉じて新気の流入が実質上終了した
第６図の（Ｅ）及び第８図Ｅで示した状態でも新気（Ｓ
）と排気（Ｒ）と間の成層状態が維持され、圧縮行程の
終了時点までこの成層状態が維持されるので、シリンダ
ヘッド６側にある新気はピストン３例の高温の排気によ
り′活性化され、アイドル域では圧縮行程末期に点火栓
４により容易に着火し火炎伝搬が進み確実な燃焼が得ら
れると共に、暖機後の軽負荷域ではシリンダ内の排気の
温度は高くなり新気の活性化が進んで圧縮行程時に断熱
圧縮される結果、点火栓４によらず自己着火燃焼が可能
となる。尚、Ｄ及びＥの状態では、第７図の領域り及び
Ｍで示したように他の気筒からの排気圧力（背圧）を影
響を受けており、アイドル域、軽負荷域では実質上排気
ボー）３２ａ、３２ｂの背圧が常時正圧となっている。

従って、排気パルスによる過給効果を停止しているので
、排気系への新気の流出（いわゆる新気の吹き抜け）や
新気の逆流人が行われず、また排気スワールの下部が凹
部８に案内されるので、スワール（Ｒ）が乱されること
はない。このため、確実な成層燃焼が実現される。

以上のように、機関のアイドル域、軽負荷域では、排気
制御弁３４を開くことによって排気パルスの過給効果を
防止し、排気ブローダウンによる排気スワールを生じさ
せるとともに、吸気制御弁１６を閉じることにより、新
気を吸気ボート２０ａより燃焼室２のシリンダヘッド６
側に導き、新気と排気スワールとの成層化を実現し、ア
イドル、冷間時には点火栓４により確実な着火燃焼を行
い、暖ｉ後の軽負荷時のように、排気の温度が高い場合
には、新気の自己着火燃焼を実現させるものである。

次に、機関の高負荷域において、吸気制御弁１６は開き
、一方、排気制御弁３４は閉じる。ピストン３の下降行
程で、第６図の（ａ）の時点で、第９図Ａに示している
ように、排気弁３１ａ、３１ｂが開き始める。燃焼後の
排気は開き始めたばかりの排気弁３１ａ、３１ｂから急
激に流出（ブローダウンＰ）する。高負荷域では排気量
が多いので強い排気ブローダウンとなり、ブローダウン
（Ｐ）の持続時間も長い。ブローダウンはクランク角−
９０度でほぼ終了する。よって、大量の排気ガスの排出
が終了される。第６図の（ｂ）に達したときは第９図Ｂ
に示すように、クランク角−８０度程度の時点で、吸気
弁２１ａ、２１ｂが実質上開弁じ、新気（］゛）の流入
が開始される。

従って、過給された新気（混合気）が吸気ボート２０ａ
、２０ｂより吸気弁２１ａ、２１ｂを介して燃焼室２に
流入を開始する。尚、高負荷域では、前述のように吸気
制御弁１６が開いているので、新気は両吸気ボート２０
ａ、２０ｂから流入するが、吸気ボート２０ｂからは多
量の新気が第５図で示したように燃焼室２内を直接下方
へシリンダ壁に沿って素早く流される。これにより、第
９図Ｂで示すように排気（Ｕ）と新気（Ｔ）との間でい
わゆる横断掃気が開始されることとなる。この場合にお
いても、ピストン３の凹部８力憧気（Ｔ）を案内し、排
気をスムーズに流出させる。つぎに、第６図の（ｂ）、
（Ｃ）及び第９図Ｂ、Ｃ（クランク角−８０度〜−５０
度程度の時点）では、強い排気ブローダウンによる排気
パルスの効果で排気ボート３２ａ、３２ｂの圧力が一時
的に負圧となり、シリンダ内への新気の流入を助け、新
気の一部（Ｖ）が排気ポート３２ａ、３２ｂ及び排気マ
ニホルド３３に一旦貯えられる。つぎに、第６図の（ｄ
）及び第９図りの時点では、第７図のＭの領域で示した
ような排気弁の開き始めた他の気筒（第２気筒）からの
強い排気ブローダウンによる強い正圧力を受け、排気ポ
ートは３２ａ、３２ｂ及び排気マニホルド３３に一時貯
められていた新気を燃焼室２へ逆流（Ｗ）させるように
押込む。

この新気は燃焼室２へ逆流する際、偏心排気ボート３２
ｂ及びマスク５により燃焼室２の上部のシリンダヘッド
６側に強い新気スワール（Ｘ）を形成する。吸気弁２１
ａ、２１ｂが閉した第６図の（ｅ）及び第９図Ｅの状態
ではもはや新気の吹き返しは生じない。

以上のように、機関の高負荷域では、吸気制御弁１６を
開くことにより、多量の新気を燃焼室２のシリンダ壁に
沿って迅速に燃焼室２の下方に導き、横断掃気を実現す
るとともに、排気制御弁３４を閉じることによって排気
の正負圧パルスを生じさせ、気筒間の排気パルス過給効
果により新気の流入を助け、一旦吹き抜けた新気を排気
ボート及び排気マニホルド内へ一時貯めて新気を加熱し
再度シリンダ内へ逆流させることによりシリンダ内に適
量の新気を供給できると共に強い新気スワールにより新
気の乱れが強まり火炎伝播を改善できるのである。

尚、上述の実施例では、６気筒２サイクル内燃機関の場
合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば
、３気筒又は１〜２気筒の２サイクル内燃機関において
も適用することができる。

３気筒の場合、アイドル域、軽負荷域で背圧を実質的正
圧とする手段として、第１θ図に示すように各気筒の排
気管４１をそれぞれ独立して設けると共にこれらの排気
管４１を相互に連通させるバイパス弁４２を設ける。ア
イドル域、軽負荷域でバイパス弁４２を閉じることによ
り各排気管４１の等価管長が長くなり、しかも実質上池
の気筒の排気パルスの影響を受けなくなり、この域では
排気ボートの背圧の圧力変動は抑えられる。高負荷域で
バイパス弁４２を開いた場合は、各排気管４１は第７図
に示したような行程順序が１２０度ごとの他の気筒の背
圧のブローダウンＭの影響で前述のような排気パルス過
給効果がある。また、１気筒の場合、第１１図に示すよ
うに排気管４３に排気制御弁４５を設けると共にこの排
気制御弁４５をバイパスする通路４４を設ける。アイド
ル域、軽負荷域で排気制御弁４５を閉じることにより排
気管４３の等価管長が長くなり、この域では排気ボート
の背圧の圧力変動は抑えられる。高負荷域では排気制御
弁４５を開き、排気管４３の等価管長を短くする。４６
は大気開放部、４７はボリュームを示す。尚、１〜２気
筒の２サイクル内燃機関では、前述のような気筒間の排
気パルス過給効果を得ることはできない。

また、この２サイクル内燃機関をディーゼルエンジンと
てして構成する場合、燃料噴射前の吸入空気が排気との
間で成層化され、空気が充分加熱された後に燃料を直接
噴射するので、低い圧縮比でも自己着火燃焼を生じさせ
ることも可能である。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、大量の残留排気
ガスのあるアイドル域、軽負荷域でも、新気をシリンダ
ヘッド近傍に位置させることにより、着火が容易となる
。従って、失火がない。また、新気がピストン頂面（凹
部）に触れないため、ピストン頂面クエンチが発生しな
い。また、排気スワールによりピストン頂面を断熱する
ことにより排気の熱逃散を防止でき、排気により新気の
温度を高めることができる。成層状態を維持する排気と
新気との境界で、新気が排気熱により活性化し、排気ガ
スの温度が高い場合には、圧縮行程末期に自己着火燃焼
を行うことも可能である。また、高負荷域では、ピスト
ン四部が新気をスムーズに案内して横断過給を行なわし
め、高い充填効率及び高出力を確保することができる。

また、ピストン頂面に凹部を設けたことにより、この窪
み吸気弁や排気弁の逃げとして利用することができるの
で、設計上有利となる。更にまた、凹部の容積を適宜選
定することで、圧縮比を設定することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかわる６気筒２サイクル内
燃機関の概略図、第２図はその主要部を示す概略図、第
３図は同２サイクル内燃機関の断面図、第４図及び第５
図は２つの吸気弁からの新気の流れを示す図、第６図は
排気弁及び吸気弁の開閉タイミング並びに燃料噴射弁の
噴射タイミングを示した図、第７図は気筒相互間の排気
弁の開弁タイミングを示した図、第８図はアイドル又は
軽負荷域における排気及び新気の状態を説明するための
図、第９図は高負荷域における排気及び新気の状態を説
明するための図、第１０図は３気筒の場合の排気制御機
構を示した図、第１１図は１気筒の場合の排気制御機構
を示した図、第１２図は排気スワールの中心軸を傾斜さ
せた場合を示した図である。１・・・２サイクル内燃機関本体２・・・燃焼室路３・・・ピストン３・・・マスク３・・・ピストン頂面の凹部１４・・過給機１６・・吸気制御弁２１ａ、２１ｂ−吸気弁３１ａ、３１ｂ・・・排気弁３４・・排気制御弁２０ａ、２０ｂ・・・吸気ボート３２ａ、３２ｂ・・・排気ポート第３図３０１．ピストン５・・・マスク８・・・凹部第４図　　　　第５図

Claims

【特許請求の範囲】１、過給手段を有する新気供給系と、シリンダヘッド部
分に設けられた吸気ポート及び排気ポートを開閉するた
めに、クランク角に同期して駆動される吸気弁及び排気
弁とを有する２サイクル内燃機関において、頂面に円筒
形凹部を有するピストンと、少なくともアイドル域、軽
負荷域で排気ポートの背圧の圧力変動を抑える排気系と
、ピストン下降速度の速い時期に排気弁を吸気弁より早
く開き排気ポートの排気を燃焼室内へ逆流させ、その際
逆流する排気に略シリンダ軸回りのスワールを与える手
段とを含み、吸気弁より新気を該排気スワール上にゆる
やかに流入するようにした２サイクル内燃機関。２、ピストン頂面に形成した凹部は吸気弁寄りの深さが
大となるように傾斜した底面を有する特許請求の範囲第
１項記載の２サイクル内燃機関。３、スワール形成手段は、やや吸気弁寄りに傾斜したシ
リンダ軸まわりにスワールを形成するように、排気弁周
囲のシリンダヘッドに設けたマスクである特許請求の範
囲第２項記載の２サイクル内燃機関。