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JP3396814B2 - クランク室掃気式２行程機関 - Google Patents

クランク室掃気式２行程機関

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JP3396814B2
JP3396814B2 JP2000548601A JP2000548601A JP3396814B2 JP 3396814 B2 JP3396814 B2 JP 3396814B2 JP 2000548601 A JP2000548601 A JP 2000548601A JP 2000548601 A JP2000548601 A JP 2000548601A JP 3396814 B2 JP3396814 B2 JP 3396814B2
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JP
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Application number
JP2000548601A
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JP2002514708A (ja
Inventor
グロバー，ステファン，ブリアン
Original Assignee
リカルド コンサルティング エンジニアース リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by リカルド コンサルティング エンジニアース リミテッド filed Critical リカルド コンサルティング エンジニアース リミテッド
Publication of JP2002514708A publication Critical patent/JP2002514708A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3396814B2 publication Critical patent/JP3396814B2/ja
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M13/00—Arrangements of two or more separate carburettors; Carburettors using more than one fuel
    • F02M13/02—Separate carburettors
    • F02M13/04—Separate carburettors structurally united
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/20—Means for reducing the mixing of charge and combustion residues or for preventing escape of fresh charge through outlet ports not provided for in, or of interest apart from, subgroups F02B25/02 - F02B25/18
    • F02B25/22—Means for reducing the mixing of charge and combustion residues or for preventing escape of fresh charge through outlet ports not provided for in, or of interest apart from, subgroups F02B25/02 - F02B25/18 by forming air cushion between charge and combustion residues
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
    • F02B33/04—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with simple crankcase pumps, i.e. with the rear face of a non-stepped working piston acting as sole pumping member in co-operation with the crankcase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Control Of The Air-Fuel Ratio Of Carburetors (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Steroid Compounds (AREA)
  • Means For Warming Up And Starting Carburetors (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、クランク室掃気式
２行程機関に関し、特に、限定するものではないが、チ
ェーンソーや園芸用送風機などのような手持ち型製品で
の使用を目的としたこの種の小型機関に関わる。
【０００２】
【従来の技術】クランク室掃気式２行程機関のシリンダ
は、吸入ポート、排出ポート、移送ポートを有し、排気
ポートが移送ポートの前に開き、移送ポートの後に閉じ
るように構成されている。移送ポートは実質上シリンダ
とクランク室を接続する１以上の移送通路であり、ピス
トンとシリンダが機関サイクル中の移送通路の下流端の
開閉を制御するように構成されている。この種の機関
は、移送ポートを介してシリンダと連通し、吸入ダクト
を介して大気と連通する１つの気密封止クランク室を有
する。ピストンがそのシリンダ圧縮行程を行うと、空気
あるいは空気・燃料混合気が大気から吸入ダクトを介し
てクランク室内に取り込まれる。後続の仕事行程におい
て、この空気あるいは空気・燃料混合気はピストンによ
って圧縮される。ピストンが移動し続けると、移送ポー
トの下流端がピストンで塞がれなくなるので、空気ある
いは空気・燃料混合気はシリンダ内に圧入される。
【０００３】シリンダ内への空気あるいは空気・燃料混
合気の移送は、クランク室とシリンダの間に正の圧力差
が存在するときにのみ起こる。シリンダの空気あるいは
空気・燃料混合気が新たに給気されることによって、残
留ガスがシリンダ室から排気ポートを経て排気される。
このシリンダ掃気工程中、シリンダ内に侵入した空気あ
るいは空気・燃料混合気の一部が排気ポートを介してシ
リンダから流出してしまう。このような給気損は、普
通、掃気損と呼ばれている。この給気損は、移送ポート
閉鎖と排気ポート閉鎖の間の機関サイクル期間中にも生
じ得る。この期間は、トラッピング期間として知られ、
それに付随する損失は、普通、トラッピング損と呼ばれ
ている。
【０００４】小型オートバイ、スクーターなどに取り付
けるタイプの２行程機関は、典型的には、吸入ダクトの
通気流量に関連した量の燃料を当該ダクト内に給気する
ように構成された気化器を備えている。これは、クラン
ク室および後続のシリンダに入る空気・燃料混合気は全
て本質的にほぼ空気と燃料の均質混合気であるというこ
とを意味する。これはまた、排気ポートから流出する掃
気の一部にも燃料が含まれていることを意味する。この
結果、こうした機関は、未燃焼炭化水素排出量が相対的
に高くなる。
【０００５】小型２行程機関、特に、手持ち型製品と共
に使用するためのそれは、より厳しい排出抑制立法およ
び耐久性の要件に直面している。近い将来アメリカ合衆
国では一層厳しい立法が予測されるし、その立法はこの
ような小型機関に特に厳しく、未燃焼炭化水素（ＨＣ）
および一酸化炭素（ＣＯ）だけでなく微粒子排出に関す
る制限も含まれることになるだろう。現在利用可能な小
型２行程機関には、酸化触媒のような排気抑制装置を用
いないで、アメリカ合衆国に導入されるであろう要件を
満たしうるものは何もない。また、この種の小型機関を
使用した場合、公称上同一の２つの機関から排出される
ＨＣ排出物において最大２５％の偏差が存在しうること
にも注意すべきである。機関製造業者は、しかし、触媒
および／または他の潜在的に高価な排出抑制装置を使用
するのを嫌い、最小あるいはゼロコストと見なせる問題
解決法を要求している。他の排出低減技術の実施後もな
お触媒を必要とするならば、触媒の大きさとコストを減
らし、排気ガス温度の上昇を最小にし、触媒の耐久性を
高めるために、触媒に掛かる負荷を最小にしなければな
らない。
【０００６】高負荷時、すなわち、スロットルが大きく
開いている時の２行程機関の排出性能は、こうした機関
が排出抑制立法下で認可を得ることができるかどうかに
とって、特に、手持ち型装置とともに使用する目的の機
関にとっては、重要なことである。触媒・排気ガス温度
が最大に達して、触媒の熱劣化が最大になるのも、高負
荷時である。したがって、機関の排出物を低減させる試
みは、高負荷時の排出物に焦点を合わせるべきであり、
低負荷時の排出物は実質上重要性が低い。
【０００７】手持ち型装置と共に使用するための２行程
機関に対して高負荷時の排出物により大きな重要性を与
えると、実際問題として、高負荷時のＨＣ排出物を許容
レベルに現実に減少しうる技術には２つのタイプしかな
い。すなわち、触媒後処理と層状給気である。触媒後処
理は、排気ガスを酸化触媒に晒すもので、上で言及した
ものである。触媒にはＣＯ排出も低減させるように求め
てもよいが、機関がより希薄な混合気で運転するように
調整されている場合には、触媒なしに予測される合衆国
立法の要件を満たすことが可能であると思われる。ま
た、触媒を用いてＨＣ排出物に関する予測立法要件を満
たすことも可能であろうが、もし機関シリンダから出る
排気ガスのＨＣ含有量を減らすことによって触媒に掛か
る負荷を減らせないならば、触媒の実用寿命が問題とな
りそうである。触媒に掛かるＨＣ負荷を減少させること
が触媒の大きさとコストを減らし、触媒反応によって排
気ガスに付与される熱を最小化し、触媒の実用寿命を増
加し、排気調整に対する触媒の影響を減少することに繋
がることは分かるであろう。層状給気の構成では、公知
のように、掃気およびトラッピング工程中は実質上純粋
な空気と最小量の燃料だけがシリンダから直接排気ポー
トに侵入するのを許可するようにして、シリンダへの空
気・燃料の給気が非均質となるように機関の給気システ
ムを構成する。
【０００８】これは、直接燃料噴射、すなわち、シリン
ダと直接連通し、排気ポートが閉鎖した後で正確な量の
燃料をシリンダ内に噴射することを確実にするように構
成された電子制御システムによって制御される燃料噴射
器を機関に備えることによって達成してもよい。この問
題解決策は、効果的ではあるが、速度および負荷応答性
電子制御システムと燃料噴射器を備える必要があるため
に高価になるので、小型で低価格な機関には容認しがた
いものである。
【０００９】ＧＢ−Ａ−２２９０３４９は、この問題を
解決するための更なる試みを開示している。この明細書
は、所謂移送ポート層状給気を用いたクランク室掃気式
機関を開示する。この先行文献に開示された機関は２つ
以上の移送通路によって構成された移送ポートを有し、
移送通路の１つにだけ燃料が供給される。他の移送通路
は、クランクシャフト軸からより離れた位置でシリンダ
の内部と連通する。使用に際して、燃料は、吸入通路か
らクランク室内への空気の質量流量の関数である割合で
ほぼ持続的にその１つの移送通路内に供給される。ピス
トンがその排気行程を行なうと、排気ポートがまず最初
にピストンによって塞がれなくなり、その後、他の移送
通路が塞がれなくなる。その後すぐに、燃料を供給され
る移送通路が塞がれなくなり、空気・燃料給気がシリン
ダ内に流れる。しかしながら、掃気は、主として、他の
移送通路を経て流入した純粋空気を用いて行われるの
で、掃気工程中にシリンダを通して排気ポートに直接流
入する未燃焼燃料の量は減少する。
【００１０】ＧＢ−Ａ−２２９０３４９に開示されたタ
イプの機関では、高負荷条件下の未燃焼ＨＣ排出物は、
従来の機関に比較して約５０％減少することが試験によ
って示されている。しかし、機関負荷が減じるに連れ
て、未燃焼ＨＣ排出物の減少も低下して、約４０％スロ
ットル開放において全く正味の改善がなくなってしま
う。さらにスロットルが閉じると、未燃焼ＨＣ排出物
は、実に、均質給気２工程機関に比較して増加する。こ
の理由は、低機関負荷において、空気・燃料給気の一部
がピストンの上部を横切って直接排気ポートに短絡流入
するためであると思われる。
【００１１】ＧＢ−Ａ−２２９０３４９に開示された機
関に伴うさらなる重要な問題は、従来の気化器とはかな
り異なる燃料給気装置に関わる。従って、公知の気化器
技術からの逸脱は、燃料給気装置が製造するのに著しく
高価なものとなることを意味し、ともかく、全機関動作
範囲に亘って正確な量の燃料を送出する燃料給気装置を
構成することは非常に困難であるということが実際には
判明している。それゆえ、上述した排出物の問題に対す
る解決策は、高機関負荷時には層状給気を利用するが低
機関負荷時には均質給気を利用することに依るだろうと
考えられる。また、商業的成功のためには、機関がより
従来的な気化器を用いることが必要であるとも考えられ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、特に高機関負荷における排出物を減少させ、製
造するのが簡単で安価であり、従来の気化器技術を利用
し、特に、限定するものではないが、手持ち型製品と共
に使用するためのクランク室掃気式２行程機関を提供す
ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】本発明によれば、シリンダ内に往復運動可
能に搭載されたピストンと、シリンダ壁に互いに対向す
るよう形成された排気ポート及び後部移送ポートと、ク
ランク室に燃焼空気を供給するように構成された吸入ダ
クトと、前記吸入ダクトを経由する空気の流れを絞るよ
う構成されたスロットル弁と、前記吸入ダクト内へ燃料
を供給するように構成された気化器とを有し、前記後部
移送ポートは後部移送通路を介してクランク室内部と連
通し、前記後部移送ポートは排気ポートが閉鎖する前に
開き、使用に際してシリンダが掃気されるよう構成され
たクランク室掃気式２行程機関において、クランク室内
部が少なくとも２つの独立したクランク室容積、すなわ
ち、濃厚容積と希薄容積とに分割され、各クランク室容
積はそれぞれクランク室の各穴を介してシリンダと連通
することと、シリンダ壁はさらに、前記後部移送ポート
と前記排気ポートの間の位置に形成された少なくとも１
つの側面移送ポートを有し、前記側面移送ポートは前記
排気ポートが閉鎖する前に開くように構成されているこ
とと、前記側面移送ポートは側面移送通路を介して前記
希薄容積と連通することと、前記後部移送ポートは前記
濃厚容積に連通することと、前記吸入ダクトはその全長
の少なくとも一部に亘る少なくとも２つの吸入通路、す
なわち、それぞれ前記濃厚容積と前記希薄容積に連通す
る濃厚通路と希薄通路に分割されていることと、前記気
化器および／または前記スロットル弁は、高負荷動作下
では、前記気化器によって供給された燃料をほぼ全部前
記濃厚通路に導入し、低負荷動作下では、前記気化器に
よって供給された燃料を前記濃厚通路および希薄通路の
両方に導入するように構築構成されることとを特徴とす
る。
【００１４】したがって、本発明による機関は、濃厚通
路と希薄通路に分割された吸入ダクトを有し、気化器お
よび／またはスロットル弁は、濃厚通路が高負荷条件お
よび低負荷条件の両方において燃料・空気混合気を含む
が、希薄通路は低負荷条件でのみ空気・燃料混合気を含
み、高負荷条件では実質上純粋な空気を含むように構成
動作されている。濃厚および希薄通路は、それぞれ、互
いに分離し、理想的には互いにほぼ封止されたクランク
室の濃厚および希薄容積に連通される。濃厚容積は、排
気ポートとほぼ対向する後部移送ポートに連通し、希薄
容積は、後部移送ポートと排気ポートの間に配置される
側面移送ポートに連通する。
【００１５】高負荷条件下では、排気ポートが閉じる前
に側面移送ポートが開き、ほぼ純粋な空気がその側面移
送ポートを介して流入し、シリンダをパージする。同時
に、あるいは、その直後に、後部移送ポートが開いて濃
厚な空気・燃料混合気が流入する。しかしながら、この
濃厚な空気・燃料混合気は、側面ポートから吐出され
る、より大量で高速な流量のほぼ純粋な空気によって、
凡そ排気ポートに対向するシリンダ壁付近に保持される
ので、掃気工程中、燃料は、殆どあるいは全く、排気ポ
ートから流出されることができない。シリンダ内の給気
は、こうして層状にされる。
【００１６】低負荷あるいは無負荷条件下では、燃料は
濃厚および希薄吸入通路の両方に導入され、それゆえ、
濃厚および希薄クランク室容積の両方に導入される。上
述のように、後部および側面移送ポートからの空気流は
非常に弱いため、低負荷条件下では後部移送ポートから
吐出される空気・燃料混合気は排気ポートに向かって直
接短絡して流れる傾向がある。しかし、低負荷条件下で
は燃料は後部移送ポートと側面移送ポートに分配される
ため、後部移送ポートから流出する空気・燃料混合気は
低負荷条件下では高負荷条件下よりもずっと希薄であ
り、掃気工程中に大気に失われる燃料の実際量は容認可
能なほど小さい。
【００１７】本発明による機関は、このように、高負荷
条件下では層状給気を、低負荷条件下では均質給気を行
う。負荷が最大レベルから下がるに連れて、気化器は希
薄吸収通路へ供給する燃料の量を漸進的に増加するよう
に構成してもよい。しかし、負荷が最大値の約５０％に
下がるまでは、この漸進増加を開始しない方が好まし
い。約４０％負荷から無負荷までは、燃料は希薄および
濃厚吸入通路に対して概して等しく供給してもよい。
【００１８】好適な実施例では、２つの対向した側面移
送ポートがシリンダ壁に形成され、クランク室内部が３
つのクランク室容積、すなわち、２つの濃厚容積と１つ
の希薄容積とに分割され、希薄容積は両側面移送ポート
に連通し、両濃厚容積は後部移送ポートに連通し、吸入
ダクトは２つの吸入通路、すなわち、１つの希薄通路と
１つの濃厚通路に分割され、希薄通路は希薄クランク室
容積に連通し、濃厚通路は２つの濃厚クランク室容積に
連通する。吸入ダクトは、好適には、１部品鋳造物を構
成する。
【００１９】クランク室内部を実質上２つ以上の容積に
分割することは、多くの方法で実施できる。しかし、一
般に提供されるクランク室ウェブ、換言すれば、クラン
ク軸と一体であり、機関均衡のために設けられる相対的
に大きなディスクを使用することによって実施するのが
都合よい。従来は、こうしたクランク室ウェブを２つ、
その環状外周面がクランク室の内面近くになるように設
ける。こうして、クランク室内部の分割は、各クランク
室ウェブの外面上にラビリンスシールなどを設けること
によって簡単に実施できる。このラビリンスシールは、
各クランク室ウェブ上に環状溝あるいはフランジを構成
し、それぞれ、クランク室の内面上の相補的な環状フラ
ンジあるいは溝と実質上密封状態で協働する。
【００２０】勿論、気化器は、高負荷動作中には実質上
全ての燃料を１つあるいは各々の濃厚吸入通路に供給
し、低負荷動作中には全ての吸入通路に対してほぼ等し
く燃料を供給することが本発明の動作には必要である。
このことは多くの方法で達成できるが、一実施例では、
気化器は、吸入ダクトが２つ以上の吸入通路に分割され
る位置の直ぐ上流の位置において燃料を吸入ダクトに導
入するように構成された１つ以上の噴出口を有し、低負
荷条件下では、噴出口から吐出された燃料が濃厚および
希薄通路の両方に流入することを許し、高負荷条件下で
は、ほぼ全燃料を濃厚通路に流入させるようにスロット
ル弁が位置決めされる。
【００２１】気化器は、濃厚通路を隣接する希薄通路か
ら分割する壁のほぼ延長部分を形成する内部隔壁を有
し、内部隔壁には開口が形成され、スロットル弁は前記
開口内で移動するように枢動可能に搭載され、それによ
って、開口は低負荷条件下では開き、高負荷条件下では
閉じる。この場合、気化器噴射口が濃厚通路の直ぐ上流
の位置で吸入ダクト内に吐出するように、しかし内部隔
壁の開口の方へ向いて位置決めされ、それによって、開
口がスロットル弁によって閉鎖されると、全ての燃料が
強制的に濃厚通路に流入し、スロットル弁が吸入ダクト
を絞る位置に移動した結果開口が開くと、燃料は少なく
とも一部が開口を通して流れ、濃厚および希薄通路の両
方に流入することがわかるであろう。
【００２２】上述した気化器は、上で言及した構成とは
異なる構成を持つ機関にも用途があると考えられ、この
ような気化器自体も本発明に含まれる。こうして、本発
明のさらなる様態によれば、機関吸入ダクトが２つの独
立した通路に分割されている形式の２行程機関と共に使
用するための気化器が提供される。気化器は、使用に際
して、機関の吸入ダクトの一部を形成するダクトと、ダ
クト内に燃料を導入するように構成された１つ以上の燃
料噴射口と、閉位置と開位置の間を枢動移動可能なスロ
ットル弁とを有する。スロットル弁は、閉位置ではダク
トをほぼ閉鎖し、開位置ではダクトからの空気流の予定
方向とほぼ平行に延びて、実質上ダクトを２つの通路、
すなわち、燃料噴射口に最接近する第１通路と、燃料噴
射口から離れた第２通路とに分割する。この気化器は、
燃料噴射口が燃料をスロットル弁に向けるように構成さ
れ、それによって、弁が開くと、ほぼ全燃料が第１通路
に流入し、第２通路には実質上空気のみが流入し、弁が
閉鎖すると、燃料は第１および第２通路の両方に流入す
るという特徴を持つ。隔壁によって２つの独立した通
路、すなわち、濃厚通路と希薄通路に分割された機関吸
入ダクトに接続され、閉位置にあるときにスロットル弁
がほぼ隔壁の延長部分を形成するような気化器も本発明
に含まれる。
【００２３】代替実施例では、スロットル弁は、気化器
噴射口の上流に位置する軸を中心に枢動するように搭載
され、スロットル弁は、濃厚通路を隣接する希薄通路か
ら分割する壁と協働するように構成された１つ以上の形
態を有し、高負荷条件下では、スロットル弁が開くと、
気化器噴射口は、希薄通路と連通しない空間に配置され
て全燃料が濃厚通路内に流入し、低負荷条件下では、ス
ロットル弁が実質上閉鎖されると、気化器噴射口は、濃
厚通路と希薄通路に連通する空間に配置されて燃料は全
ての吸入通路内に流入する。
【００２４】発明のさらなる特徴と詳細は、付属した極
めて概略的な図面を参照して例示される具体的な一実施
例の次の説明から明らかとなるであろう。
【００２５】
【発明の実施の形態】機関は１つあるいはそれ以上のシ
リンダを有してもよいが、１つのシリンダのみを図示し
て説明する。シリンダ２は、点火プラグ（図示せず）が
通常の方法で突出するシリンダヘッド４によって塞がれ
ている。シリンダ内部にはピストン８が往復運動可能に
収容されていて、クランク室１４内に配置されているク
ランク軸１２に接続ロッド（図示せず）によって接続さ
れている。
【００２６】吸入ダクト１６がクランク室１４の内部に
連通しており、その下流端には、多数のリード弁などが
存在する。それらリード弁などは、より詳細に後述する
が、１方向にだけ、すなわち、クランク室内にだけ空気
流を流入させるように構成されている。
【００２７】気化器１８がリード弁の上流に配置されて
おり、機関の加速器またはスロットルに連結された従来
形式のスロットル弁２０がさらにその上流に存在し、あ
るいは、その一部を形成している。
【００２８】排気ポート２２と、僅かにクランク軸１２
寄りの位置にあって排気ポート２２と正反対の位置にあ
る後部移送ポート２４とはシリンダ２内部に連通してい
る。排気ポートと後部移送ポートのほぼ中間に位置する
２つの側面移送ポート２６も互いに反対側にあってシリ
ンダと連通している。これらの各ポートは、単一の開口
であっても多数の開口であってもよい。
【００２９】クランク軸１２には、２つの軸方向に離間
したクランクウェブ２８、換言すれば外縁側が相対的に
クランク室の内面に接近した円形断面を持つ相対的に大
きな一体型のディスクが設けられている。これらディス
クは、通常クランク軸にバランスを与えるために設けら
れる。各クランクウェブ２８の外面は、嵌め合い環状さ
ねはぎからなる各ラビリンスシール３０によってクラン
ク室の隣接する内面に対して実質上封止される。クラン
ク室内部は、こうして、軸方向に３つの独立した室ある
いは容積、すなわち、両端の濃厚容積Ｖ１およびＶ２
と、中間の希薄容積Ｖ３とに分割される。これらの容積
は互いに完全に封止されることが必須ではなく、単に実
質上そうであるというに過ぎない。
【００３０】ピストンが下死点にあるときに、図１のＶ
４で示すクランク室とピストンの底面の間の容積は、常
時クランク室内部の容積の四分の一より小さく、常時大
きな穴を通してクランク室内部と連通する。しかし、本
例の場合、この穴はウェブ３２によって大きさが減じら
れており、ウェブ３２には、容積Ｖ４がクランク室の中
央希薄容積Ｖ３とだけ連通する中央穴３４がある。２つ
の濃厚容積Ｖ１とＶ２は、それぞれの連通穴３６を介し
て容積Ｖ４と連通する。
【００３１】後部移送ポート２４は、通路３７から分岐
した２つの連通通路３８を介して２つの濃厚容積Ｖ１と
Ｖ２にそれぞれ連通する。側面移送ポート２６は、それ
ぞれ移送通路４０を介して、希薄容積Ｖ３に直接に、あ
るいは、容積Ｖ４を介して間接に連通する。前者の場
合、移送通路４０は比較的長くなるし、後者の場合は、
図３に示すように、比較的短くなる。後者の場合、容積
Ｖ４との接続は、ピストンが下死点にあるときには、ピ
ストンの下側の位置になる。
【００３２】吸入ダクト１６は、この場合、一体の金属
鋳造物であるが、これは２つの吸入通路、すなわち、希
薄通路４４と濃厚通路４２に分割される。希薄通路４４
は、リード弁４６を介して希薄容積Ｖ３に連通する。濃
厚通路４２は２つの通路４８に分岐し、それら各通路４
８は各リード弁５０を介して各濃厚容積Ｖ１とＶ２に連
通する。図示しない小穴を通路壁に設けて、全通路間の
圧力均衡を確保してもよい。これらの小穴を設けた結
果、極く少量の燃料が希薄通路に侵入する場合もある
が、これは、ラビリンスシール３０の周りに発生する少
量の漏れと同様、ほとんど取るに足らないものである。
【００３３】気化器１８および／またはスロットル弁２
０は、高負荷条件下では、実質上純粋な空気のみを希薄
通路４４に導入し、燃料・空気混合気を濃厚通路４２に
導入する一方、低負荷あるいは無負荷条件下では、燃料
・空気混合気を全ての通路に導入するように構成され動
作する。
【００３４】使用に際して、高負荷で動作しているとき
には、ピストンがその圧縮行程で移動するに連れて、減
圧が容積Ｖ４に生じ、それが穴３４と３６を通して容積
Ｖ１、Ｖ２およびＶ３に印加される。こうして、ほぼ純
粋な空気がリード弁４６を通して希薄容積Ｖ３に導入さ
れ、燃料・空気混合気がリード弁５０を通して２つの濃
厚容積Ｖ１とＶ２に導入される。Ｖ３への質量の流れは
Ｖ１およびＶ２へのものより実質的に大きい。Ｖ３へ侵
入する空気の容積がより大きく、しかも、穴３４が穴３
６よりも大きいということは、Ｖ４が実質的に純粋な空
気のみに満たされるということを意味する。ピストンが
爆発あるいは仕事行程になると、排気ポート２２がまず
ピストンによって塞がれなくなり、排気ガスの大部分が
そこから流出して大気に出ていく。その後、側面移送ポ
ート２６が塞がれなくなり、純粋空気がそれらのポート
を経て移送通路４０を介して容積Ｖ４および希薄容積Ｖ
３から流出する。排気ポートはなお開いており、少なく
とも空気の一部はそこから流出して、それによって残留
排気ガスをシリンダから掃気する。同時に、あるいは、
より好適には、その直後に、後部移送ポート２４が覆わ
れなくなり、燃料・空気混合気がそこを介し通路３７と
３８を介して濃厚容積Ｖ１とＶ２から流出する。後部移
送ポート２４は側面移送ポート２６より排気ポート２２
から離れており、また、そこを通る流れを上方に、すな
わち、シリンダヘッドの方に向けるように傾斜している
ので、燃料・空気混合気は排気ポートからは殆どあるい
は全く流出しない。この効果は、全空気入力の大部分が
側面移送ポートから流入し、凡そ四分の一だけが後部移
送ポートから流入するという事実によって強化される。
後部移送ポートからの空気・燃料混合気の相対的に弱い
流れは、それゆえ、側面移送ポートのより活発な流れに
よって排気ポートとは反対側のシリンダ壁に対して「押
しつぶされ」、その結果、排気ポートに流出するのが防
止される。シリンダ内の給気は、こうして、層状にな
り、つまり、非均質になり、排気ポートに近い側の給気
部分は後部移送ポートに近い側の給気部分よりも薄くな
る。その後、通常の方法で点火が起こり、サイクルが繰
り返される。
【００３５】しかし、低負荷あるいは無負荷条件下で動
作するときには、燃料・空気混合気は、３つの吸入通路
の全て、つまり３つの容積Ｖ１、Ｖ２およびＶ３の全て
に供給される。その後、燃料・空気混合気を用いて掃気
が行われるが、シリンダに導入される全空気が燃料を運
ぶので、後部移送ポートだけを介して導入される時の燃
料・空気混合気よりもかなり薄い。掃気時に少量の燃料
が大気に失われるが、この掃気損は容認可能な程度に小
さい。
【００３６】気化器とスロットル弁は図４から図６によ
り詳細に示されている。気化器の詳細な構造は重要では
なく、その大部分は公知であり、主あるいは無負荷噴射
口６０と、中負荷噴射口６１と、全負荷噴射口６２とを
有するのがわかるであろう。バタフライ型のスロットル
弁２０は、無負荷噴射口６０の上方に配置されている。
吸入ダクトは、無負荷噴射口の直ぐ下流で隔壁６４によ
って２つの通路４４と４２に分割される。気化器本体
は、隔壁６４の延長部分を形成する隔壁６６を有する。
隔壁６６には、バタフライ弁２０を収容しそれによって
閉鎖されうる開口６８が形成されている。機関が無負荷
のときには、バタフライ弁は、図４に示すように、吸入
ダクトを実質上封鎖する。無負荷噴射口から吐出した燃
料は、隔壁６４の上流で吸入ダクトに侵入し、そうし
て、空気流によって概して均等に通路４４および４２内
に運ばれる。
【００３７】通路４２は、ある地点において２つの濃厚
通路４８に分かれ、その結果、クランク室の３つの容積
は全てほぼ等しく濃厚な燃料・空気混合気を受けるの
で、機関は均質給気される。ある量の燃料が掃気工程中
に排気に直に流れるが、その量は容認可能なほど小さ
い。というのも、まず、無負荷動作時にはともかく少量
の燃料だけが必要だからであり、２番目には、燃料・空
気混合気は、機関が無負荷のときには全負荷時よりもず
っと希薄であるからである。何故なら、後者の状態で
は、燃料は後部移送ポートのみを介してシリンダに導入
されるのに対して、無負荷動作時には後部および側面移
送ポートを介して導入されるからである。
【００３８】高負荷動作では、図６に示すように、バタ
フライ弁は吸入ダクトを実質上全く封鎖せずに、開口６
８を閉鎖し、それによって、無負荷、中負荷および全負
荷噴射口６０、６１および６２から噴射された燃料が全
て濃厚通路４２に流入することを確実にする。実質上純
粋な空気が希薄通路４４を流れるが、少量の燃料が希薄
通路に接近しても問題ではない。クランク室容積Ｖ１と
Ｖ２は、こうして、空気・燃料混合気で給気され、容積
Ｖ３はほぼ燃料を含まない空気で給気される。それゆ
え、シリンダは上述のように層状給気を受けて、掃気損
が非常に低い。
【００３９】中負荷では、バタフライ弁２０は図５に示
す位置を占め、そこでは吸入ダクトと開口６８の両方が
部分的に開く。燃料は無負荷および中負荷噴射口から噴
射され、その殆どが濃厚通路４２に流入する一方、その
一部は希薄通路４４にも流入する。機関給気は、こうし
て、部分層状と呼べるものとなる。
【００４０】変更した実施例では、吸入ダクトは２つの
隔壁によって３つの吸入通路に、すなわち、１つの濃厚
通路と、それを挟む２つの希薄通路に分割される。気化
器には、隔壁の上流端より僅かに上流で凡そ２つの隔壁
の間の位置、すなわち、濃厚通路の直ぐ上流の位置にお
いて燃料を供給するように構成した噴射口が設けられ
る。バタフライ弁は、気化器噴射口の僅かに上流の軸を
中心に回転するように搭載され、１つの面上に２つの平
行ウェブを担持する。これらのウェブは、吸入ダクトの
隔壁の間隔に応じた間隔だけ離間される。これらのウェ
ブは、高負荷条件下では、隔壁と実質上面接触し、ある
いは、摺動接触して、気化器噴射口が濃厚通路とのみ連
通する空間内に燃料を供給するように、隔壁と協働する
よう構成される。しかし、低負荷条件下では、バタフラ
イ弁が実質上吸入ダクトを封鎖すると、気化器噴射口は
３つの吸入ダクトの全てに連通する空間内に燃料を供給
するので、燃料は濃厚通路だけでなく２つの希薄通路に
も流入する。
【００４１】さらなる変更実施例では、リード弁が省略
され、クランクウェブ２８が濃厚通路４８の下流端を閉
鎖するように位置決めされる。しかし、切欠き、また
は、開口が、燃料・空気混合気が適当な時期に濃厚容積
Ｖ１とＶ２に流入できるような適当な位置で各クランク
ウェブの周囲に設けられる。クランクウェブは、こうし
て、濃厚通路端と協働する弁部材として働く。希薄通路
の必要な弁調節は、例えば、排気ポート２２の下に設け
た追加空気吸入ポートを介して希薄通路をシリンダに接
続することによって達成してもよい。空気吸入ポート
は、この場合、適当な時期に空気が容積Ｖ４に、引いて
は希薄容積Ｖ１に流入するのを許すように、それ自体は
公知な方法でピストン自身によって制御される。 ［図面の簡単な説明］
【図１】 本発明による２行程機関を示し、図２のＢ−
Ｂによる側面断面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａによる断面図である。
【図３】 幾つかの特徴を省略した機関の部分拡大斜視
図である。
【図４】 低負荷条件下における気化器と吸入ダクトの
上流端の１つの可能な実施例の側面断面図である。
【図５】 中負荷条件下における気化器と吸入ダクトの
上流端の１つの可能な実施例の側面断面図である。
【図６】 高負荷条件下における気化器と吸入ダクトの
上流端の１つの可能な実施例の側面断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−185617（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−169454（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−45614（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−111019（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−213919（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−8286（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 25/00 - 25/28 F02B 33/00 - 37/14

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダ壁に互いに対向して排気ポート
    と後部移送ポートとが形成され、前記後部移送ポートは
    後部移送通路を介してクランク軸が取付けられたクラン
    ク室内部と連通し前記排気ポートが閉じる前に開口する
    ように配置されており、それにより使用中に掃気される
    シリンダ内に往復運動可能に取付けられたピストンと、
    燃焼空気を前記クランク室に供給するように配置された
    吸入ダクトと、前記吸入ダクトを介する空気の流れを絞
    るよう配置されたスロットル弁と、前記吸入ダクト内に
    燃料を供給するように配置された気化器とを有するクラ
    ンク室掃気式２行程機関において、 前記クランク室内部が少なくとも２つの独立したクラン
    ク室容積、すなわち、濃厚容積と希薄容積とに分割され
    ていることと、各クランク室容積はそれぞれ前記クラン
    ク室の各穴を介して前記シリンダと連通することと、前
    記シリンダ壁はさらに、前記後部移送ポートと前記排気
    ポートの間の位置に形成された少なくとも１つの側面移
    送ポートを有し、該側面移送ポートは前記排気ポートが
    閉鎖する前に開くように配置されていることと、前記側
    面移送ポートは側面移送通路を介して前記希薄容積と連
    通することと、前記後部移送ポートは前記濃厚容積と連
    通することと、前記吸入ダクトはその全長の少なくとも
    一部に亘る少なくとも２つの吸入通路、すなわち、それ
    ぞれ前記濃厚容積と前記希薄容積に連通する濃厚通路と
    希薄通路に分割されていることと、前記気化器および／
    または前記スロットル弁は、高負荷動作下では、前記気
    化器によって供給された燃料をほぼ全て前記濃厚通路に
    導入し、低負荷動作下では、前記気化器によって供給さ
    れた燃料の小部分を前記前記濃厚通路に導入し、かつ該
    燃料を濃厚通路および希薄通路の両方に導入するように
    配置構成されることとを特徴とするクランク室掃気式２
    行程機関。
  2. 【請求項２】 ２つの対向する側面移送ポートが前記シ
    リンダ壁に形成され、前記クランク室内部が３つのクラ
    ンク室容積、すなわち、２つの濃厚容積と１つの希薄容
    積とに分割され、前記希薄容積は両側面移送ポートに連
    通し、前記両濃厚容積は前記後部移送ポートに連通し、
    前記吸入ダクトは３つの吸入通路、すなわち、２つの希
    薄通路と１つの濃厚通路に分割され、前記２つの希薄通
    路は前記希薄容積に連通し、前記濃厚通路は前記２つの
    濃厚容積に連通する、請求項１に記載の機関。
  3. 【請求項３】 前記気化器は、前記吸入ダクトが２つ以
    上の吸入通路に分割される位置の直ぐ上流側の位置にお
    いて燃料を前記吸入ダクトに導入するよう配置構成され
    た１つ以上の噴出口を有し、前記スロットル弁は、低負
    荷条件下では、前記噴出口から吐出された燃料が前記濃
    厚および希薄通路の両方に流入することを許し、高負荷
    条件下では、ほぼ全燃料を前記濃厚通路に流入させるよ
    うに位置された、請求項１または２に記載の機関。
  4. 【請求項４】 前記気化器は、前記濃厚通路を隣接する
    希薄通路から分離する前記壁の延長部分を形成する内部
    隔壁を有し、前記内部隔壁には開口が形成され、前記ス
    ロットル弁は前記開口内を移動するように回動可能に取
    付けられ、それにより前記開口は低負荷条件下では開
    き、高負荷条件下では閉じる、請求項３に記載の機関。
  5. 【請求項５】 前記スロットル弁は、前記気化器噴射口
    の上流側に位置する軸を中心に回動するように取付けら
    れ、前記スロットル弁は、前記濃厚通路を隣接する希薄
    通路から分離する前記壁と協働するように配置された１
    つまたはそれ以上の構造を有し、それにより高負荷条件
    下では、前記スロットル弁が開くと、前記気化器噴射口
    は、前記希薄通路と連通しない空間に位置されて全燃料
    が前記濃厚通路内に流入し、低負荷条件下では、前記ス
    ロットル弁が実質的に閉鎖されると、前記気化器噴射口
    は、前記濃厚通路と希薄通路に連通する空間に位置され
    て燃料は全ての前記吸入通路内に流入する、請求項３に
    記載の機関。
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