JPH0631146Y2 - ２サイクル内燃機関の燃焼室構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は２サイクル内燃機関の燃焼室構造に関する。

〔従来の技術〕

２サイクルディーゼル機関において、燃焼室内の良好な
ループ掃気を確保するため給気ポート及び排気ポートを
シリンダ軸線と平行に上方に向けて延設した２サイクル
ディーゼル機関が公知である（例えば特開昭52-104613
号公報）。

しかしながらこの２サイクル機関では給気弁及び排気弁
と弁座間の開口が全外周に亘って燃焼室内に開口するた
めシリンダ軸線側に位置する給気弁開口から流入した新
気が内壁面に沿い排気弁を通って流出する。

この結果、混合気が拡散するための良好な成層化が得ら
れず、点火栓によって混合気を確実に着火できないとい
う問題、及び末燃混合気が流出するためＨＣ排出量が増
大し、燃料消費率が悪化するという問題を生じた。

かかる問題を解決するため、先に本願出願人は特願昭62
-288390号において、シリンダヘッド内壁面から燃焼室
に向けて延びるマスク壁を給気弁と排気弁との間に形成
し、このマスク壁が排気弁側に位置する給気弁周縁部と
弁座間の開口を給気弁の全開弁期間に亘って閉鎖する２
サイクル内燃機関の燃焼室構造を提案した。 これによ
り、掃気効率が最も良いループ掃気が燃焼室内で起き、
噴射燃料と新気とが混合し良好な成層化が可能となっ
た。

〔考案が解決しようとする課題〕

かかる提案により極めて良好な燃焼状態が得られるもの
の、シリンダヘッド内壁面上方の中央に点火プラグ（点
火栓）を設ける一般的なセンタプラグ方式の場合、噴射
燃料の少ない軽負荷運転時には隆起部のマスク壁に遮ら
れ、中負荷運転時にも混合気が給気弁側の燃焼室端に片
寄りがちで、混合気が点火プラグ近傍に近付きにくいた
め、完全に失火やノッキングを防止することはなかなか
困難である。

そこで、本考案においては別の観点から検討を加えかか
る問題を解決し失火やノッキングを防止するべく、燃焼
室内におけるさらに良好な着火燃焼を確保し得る２サイ
クル内燃機関の燃焼室構造を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本考案の２サイクル内燃機関
の燃焼室構造は、少なくとも給気弁近傍の排気弁から遠
方側に点火栓電極を設けたことを構成上の特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面に基付き本考案を説明する。

第１図乃至第３図は、先に本願出願人が提案した前記特
願昭62-288390号の燃焼室構造の一実施例に本考案を適
用した一例を示す。

まず、係る提案の燃焼室構造について説明するに、１は
シリンダブロック、２はシリンダ１内で往復動するピス
トン、３はシリンダブロック１上に固定されたシリンダ
ヘッド、４はシリンダヘッド３の内壁面３ａとピストン
２の頂面間に形成された燃焼室を夫々示す。シリンダヘ
ッド内壁面３ａ上には凹溝２０が形成され、この凹溝２
０の底壁面をなすシリンダヘッド内壁面部分３ｂ上には
給気弁６が配置される。一方、凹溝２０を除くシリンダ
ヘッド内壁面部分３ｃは略平坦であり、この部分３ｃ上
には排気弁７が配置される。シリンダヘッド内壁面部分
３ｂとシリンダヘッド内壁面部分３ｃは凹溝２０の周壁
２１を介して互いに接続されている。

凹溝周壁２１は、給気弁６の周縁部に極めて近接配置さ
れ且つ給気弁６の周縁部に沿って円弧状に延びるマスク
壁21aと、給気弁６間に位置する新気ガイド壁21bと、シ
リンダヘッド内壁面３ａの周壁と給気弁６間に位置する
新気ガイド壁21c、とにより構成される。

各マスク壁は最大開口した位置にある給気弁６よりも下
方まで燃焼室４に向けて延びており、このため排気弁７
側に位置する給気弁６周縁部と弁座９間の開口は給気弁
６の開弁期間全体に亘ってマスク壁21aにより閉鎖され
ることになる。

新規ガイド壁21b,21cはほぼ同一平面内に位置し、且つ
両給気弁６の中心を結ぶ線に対して略平行に延びてい
る。

点火プラグ８はいわゆるセンタプラグ方式でシリンダヘ
ッド内壁面３ａの中心に位置するようにシリンダヘッド
内壁面部分３ｃ上に配置されている。

給気弁６とその弁座９間に形成される開口は、排気弁７
側に位置するその略１／３の開口がマスク壁21aにより
閉鎖されているため、排気弁７と反対の側に位置するそ
の残り略２／３の開口から新気が供給されることにな
る。

また、給気弁から流入した新気は新気ガイド壁21b,21c
によりシリンダ内壁面に沿って下方に向かうように案内
される。

従って、給気弁６が開弁したときは第２図において矢印
Ｓで示す如く大部分の新気がシリンダ内壁面に沿ってピ
ストン２の頂面に向かい、斯くして良好なループ掃気が
行われる。

給気弁６および排気弁７の開弁タイミングについては例
えば給気弁６よりも排気弁７が先に開弁し、給気弁６よ
りも排気弁７が先に閉弁するようにし、燃料噴射期間は
給気弁６の開弁後、ピストン２が下死点に至る前までの
間に設定され得る。

ここで、掃気・成層化作用について更に詳細に説明する
に、ピストン２が下降して排気弁７が開弁すると燃焼室
４内の高圧既燃ガスが排気ポート１３内に流出するが、
暫くすると排気ポート１３内の圧力はほぼ大気圧とな
る。次いでピストン２が更に下降すると燃焼室４内は負
圧となり、排気ポート１３内の既燃ガスが燃焼室４内に
逆流する。低負荷運転ほど燃焼圧は低く、従って排気弁
７が開弁してから排気ポート１３内の圧力がほぼ大気圧
となるまでの時間が短いので、既燃ガスの逆流は機関負
荷が小さくなるほど早い時期に起こる。ピストン２が更
に下降すると給気ポート１２から新気と共に燃料が燃焼
室４内に流入するが給気弁６の開口に対してマスク壁21
aが設けられているために新気および燃料は給気弁６下
方のシリンダ内壁面に沿って下方に向かう。従って燃焼
室４内の既燃ガスは新気により徐々に押しやられて排気
ポート１３内に排出され、斯くして燃焼室４内ではルー
プ掃気が行なわれる。

また、前述の如く排気弁７が開弁した後に既燃ガスの逆
流が生じるが、この既燃ガスの逆流によってループ掃気
Ｓと逆方向のループ状の既燃ガスの流れが発生せしめら
れると成層化が乱されて良好な着火燃焼が困難となる。
しかしながら排気弁７の周縁部全周から逆流既燃ガスが
燃焼室４内に分散して流入するのでループ掃気Ｓと逆方
向のループ状の既燃ガスの流れが発生することがなく、
従って既燃ガスの逆流によって混合気が乱されることが
ないので良好な成層化を確保することができる。

しかしながら、かかる優れた燃焼状態を生じさせ得る燃
焼室構造をもってしても、その構造上、排気と給気が同
時に行われるため４サイクル内燃機関と比べて残留既燃
ガス量が多く、良好な着火を確保するためには点火プラ
グの周りに混合気をより多く集めておくことがなんとし
ても必要である。ところが、良好なループ掃気を可能な
らしめるマスク壁21aが却って中央の点火プラグ８への
混合気の供給を妨げがちで、例えば低負荷運転時には供
給される新気量、噴射燃料量が絶対的に少ないため、第
４図（Ａ）に示す如く燃焼室４内で給気弁６の極く近傍
に混合気が集まり易い。このため、センタプラグ８のみ
では完全に失火やノッキングを防止することが難しい場
合がある。この問題に対しては、本考案に従い給気弁６
近傍の排気弁７から遠方側に点火プラグ１８を設けるこ
とにより確実な着火燃焼が可能となる。一方、中負荷運
転時には新気量、噴射燃料量は低負荷時よりも多く混合
気の形成領域が燃焼室中央上部まで一応拡がり、点火プ
ラグ８のみで着火は可能である（第４図（Ｂ））。しか
し、燃焼時間を短縮しノッキングを積極的に防止する観
点から、好ましくは点火プラグ８，１８を併用し得る。
すなわち、例えば低負荷時には点火プラグ１８のみで、
中、高負荷時には点火プラグ８のみで着火を行うという
如く、切換えにより完全かつ理想的な着火、燃焼を行う
ことが可能となる。

ところで、燃料噴射に関しては軽負荷、アイドル時の燃
料等が少ないときは、第５図に示す如く点火プラグ１８
近傍に燃料を集中させ着火性を尚一層改善することがで
きる。すなわち、燃料噴射弁１７から広がり角の小さな
剛体状の燃料を遠方から（第５図（Ａ）あるいは近傍か
ら（第５図（Ｂ））噴射することによって噴射燃料の大
部分を給気弁６のかさ部背面で衝突霧化させ、しかも給
気ポート１２の軸線に対して点火プラグ１８側の領域に
向けて燃料を噴射させることによって点火プラグ１８に
向かう新気中に霧化した燃料を拡散させることができ
る。（第６図）。その結果、点火プラグ１８の周りに混
合気を確実に形成することができ、非常に良好な着火、
燃焼が行い得る。

以上、本考案について上記マスク壁を有する燃焼室構造
の２サイクル内燃機関に適用して説明を行ったが、かか
る構造に何ら拘泥されることはなく本考案の思想は広く
他の２サイクル内燃機関にも適用でき同様の効果をあげ
ることが可能である。

尚、本考案においてはセンタプラグ８は必須ではなく、
勿論あっても構わないが、本考案の本質は点火プラグ１
８を所定位置に設けたことにある。

〔考案の効果〕

以上の如く極めて良好な掃気・成層化を可能とするマス
ク壁を設けた燃焼室構造を有する２サイクル内燃機関に
おけるマスク壁に伴う着火の困難性を完全に解消するべ
く本考案に従い給気弁近くの排気弁から遠い側に点火プ
ラグを設けることにより、着火性が良好でない低負荷運
転時のみならず中負荷運転時においても安全確実な着火
燃焼を良好に確保でき、失火やノッキングを効果的に防
止し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は２サイクル内燃機関の側面断面図、 第２図は給気弁６及び排気弁７が開弁したときの第１図
と同様の図、 第３図はシリンダヘッド内壁面を示す図、 第４図は低、中負荷時の燃焼を説明するための図、 第５図は燃料噴射の方式を示す図、 第６図は燃料噴射時のシリンダヘッド内壁面を示す図で
ある。 １……シリンダブロック、２……ピストン、 ３……シリンダヘッド、４……燃焼室、 ６……給気弁、７……排気弁、 １２……給気ポート、１３……排気ポート、 １７……燃料噴射弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッド内壁面から燃焼室に向けて
   延びるマスク壁を給気弁と排気弁との間に形成し、該マ
   スク壁が排気弁側に位置する給気弁周縁部と弁座間の開
   口を給気弁の全開弁期間に亘って閉鎖する２サイクル内
   燃機関の燃焼室構造において、少なくとも給気弁近傍の
   排気弁から遠方側に点火栓電極を設けたことを特徴とす
   る２サイクル内燃機関の燃焼室構造。