(57)【要約】【課題】シリンダ３内のピストン５が下死点付近に来たときシリンダ内に先ず排気ポート８が連通し、次いで掃気ポート６が開口するように構成した２サイクル内燃機関において、排気ガスの前記掃気ポート側への逆流を低減して、掃気効率の向上を図る。【解決手段】前記掃気ポート６に温度センサー１１、酸素濃度センサー又は排気ガスセンサーを設けて、排気ガスの逆流を検出し、この排気ガスの逆流検出に応じて、前記排気ポートに対する排気弁９の開く時期を進角するか、前記掃気ポートに対する吸気の圧力を上げるか、或いは、前記シリンダ内の圧力を下げることによって、前記シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間における圧力差をなくするようにする。【選択図】                        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内のピストンが下死点付近に来たときシリンダ内に先ず排気ポートが連通し、次いで掃気ポートが開口するように構成した２サイクル内燃機関において、
前記掃気ポートに設けた温度センサー、酸素濃度センサー又は排気ガスセンサーと、これらのセンサーが排気ガスの掃気ポート側への逆流を検出したとき前記シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間における圧力差をなくするように作動する制御手段とを備えていることを特徴とする２サイクル内燃機関。
【請求項２】
前記請求項１の記載において、前記制御手段が、前記シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間にシリンダ内の圧力が高いという圧力差が存在するときに、前記排気ポートに対する排気弁の開く時期を進角する手段であることを特徴とする２サイクル内燃機関。
【請求項３】
前記請求項１の記載において、前記制御手段が、前記シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間にシリンダ内の圧力が高いという圧力差が存在するときに前記掃気ポートへの吸気の圧力を高くする手段であることを特徴とする２サイクル内燃機関。
【請求項４】
前記前記請求項１の記載において、前記制御手段が、前記シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間にシリンダ内の圧力が高いという圧力差が存在するときに排気ガスの排出量を増大する手段であることを特徴とする２サイクル内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダ内のピストンが下死点付近に来たときシリンダ内に先ず排気ポートが連通し、次いで掃気ポートが開口することにより、前記シリンダ内の掃気を行うようにした２サイクル内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
一般に、この種の２サイクル内燃機関のうち、ユニフロー型の２サイクル内燃機関は、従来から良く知られているように、シリンダ内におけるピストンが下死点付近にまで来たとき、先ず排気弁が開いてシリンダ内が排気ポートに連通し、次いで前記シリンダ内への掃気ポートが開口することにより、前記シリンダ内に掃気ポートから新規吸気を、シリンダ内における排気ガスを排気ポートから押し出しながら導入するように構成したものである。
【０００３】
また、前記２サイクル内燃機関のうち、横断掃気又はループ掃気型の２サイクル内燃機関は、これまた従来から良く知られているように、シリンダ内におけるピストンが下死点付近にまで来たとき、先ずシリンダ内に排気ポートが開口し、次いで、前記シリンダ内への掃気ポートが開口することにより、前記シリンダ内に掃気ポートから新規吸気を、シリンダ内における排気ガスを排気ポートから押し出しながら導入するように構成したものである。
【０００４】
従って、２サイクル内燃機関において、そのピストンが下死点付近にまで来たときにおいては、シリンダ内に対して掃気ポートと排気ポートとの両方が連通している区間が存在して、この区間において、シリンダ内における圧力とこのシリンダへの吸気の圧力との間に、シリンダ内の圧力が吸気の圧力よりも高くなるという圧力差ができると、シリンダ内の排気ガスが、シリンダ内から掃気ポート側に逆流することになる。
【０００５】
このような排気ガスの掃気ポート側への逆流は、掃気ロスが増大し掃気効率を低下するばかりか、掃気ポートの内面及びピストンの外周面に対するカーボン付着の増大を招来するという問題があった。
【０００６】
本発明は、この問題を解消することを技術的課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明は、請求項１に記載したように、
「シリンダ内のピストンが下死点付近に来たときシリンダ内に先ず排気ポートが連通し、次いで掃気ポートが開口するように構成した２サイクル内燃機関において、
前記掃気ポートに設けた温度センサー、酸素濃度センサー又は排気ガスセンサーと、これらのセンサーが排気ガスの掃気ポート側への逆流を検出したとき前記シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間における圧力差をなくするように作動する制御手段とを備えている。」
ことを特徴としている。
【０００８】
本発明の請求項２は、
「前記請求項１の記載において、前記制御手段が、前記シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間にシリンダ内の圧力が高いという圧力差が存在するときに、前記排気ポートに対する排気弁の開く時期を進角する手段である。」
ことを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項３は、
「前記請求項１の記載において、前記制御手段が、前記シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間にシリンダ内の圧力が高いという圧力差が存在するときに前記掃気ポートへの吸気の圧力を高くする手段である。」
ことを特徴としている。
【００１０】
本発明の請求項４は、
「前記前記請求項１の記載において、前記制御手段が、前記シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間にシリンダ内の圧力が高いという圧力差が存在するときに排気ガスの排出量を増大する手段である。」
ことを特徴としている。
【００１１】
【発明の作用・効果】
ピストンが下死点付近に来たときにおいて、排気ガスのシリンダから掃気ポートへの逆流が発生すると、掃気ポート内における温度が高くなるとともに、酸素濃度が減少し、更にＣｏ及びＮｏｘ濃度が高くなるから、前記シリンダから掃気ポートへの排気ガスの逆流を、この掃気ポートに設けた温度センサー、酸素濃度センサー又は排気ガスセンサーにて検出することができる。
【００１２】
前記温度センサー、酸素濃度センサー又は排気ガスセンサーが排気ガスの逆流を検出すると、これによって制御手段が、シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間における圧力差をなくするように作動して、前記圧力差がなくなるか或いは小さくなるから、排気ガスの掃気ポート側への逆流を止めることができるか、逆流を少なくできる。
【００１３】
これにより、排気ガスの逆流によって掃気効率が低下することを大幅に低減できるとともに、掃気ポート及びピストンに対してカーボンが付着することを確実に低減できるのである。
【００１４】
ところで、前記したように、シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間における圧力差をなくするように制御することには、請求項２に記載した手段と、請求項３に記載した手段と、請求項４に記載した手段とが存在する。
【００１５】
すなわち、請求項２に記載したように、前記シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間にシリンダ内の圧力が高いという圧力差が存在するときに、排気ポートに対する排気弁の開く時期を進角することにより、排気弁からの排気ガスの排出が始まる時期が早くなり、ひいては、シリンダ内における圧力が早い時期において低くなるから、吸気の圧力との間における圧力差をなくするか、或いは小さくすることができる。
【００１６】
また、請求項３に記載したように、前記シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間にシリンダ内の圧力が高いという圧力差が存在するときに、吸気の圧力を高くすることによっても、シリンダ内における圧力との間における圧力差をなくするか、或いは小さくすることができる。
【００１７】
更にまた、請求項４に記載したように、前記シリンダ内の圧力と吸気の圧力との間にシリンダ内の圧力が高いという圧力差が存在するときに排気ガスの排出量を増大することによっても、シリンダ内における圧力との間における圧力差をなくするか、或いは小さくすることができる。
【００１８】
なお、前記請求項２〜４に記載した各手段を、適宜二つ以上組み合わせた構成にしても良いことはいうまでもない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、ユニフロー型の２サイクル内燃機関に適用した場合の図面について説明する。
【００２０】
図１は、第１の実施の形態を示す。
【００２１】
この図において、符号１は、ユニフロー型の２サイクル内燃機関を示し、この内燃機関１は、シリンダ３を備えたシリンダブロック２と、このシリンダブロック２の上面に前記シリンダ３の頂部を塞ぐように締結したシリンダヘッド４とからなり、前記シリンダ３内には、図示しないクランク軸の回転に連動して往復動するピストン５を備えている。
【００２２】
前記シリンダブロック２には、前記シリンダ３内への掃気ポート６が、前記ピストン５が下死点前の適宜クランク角度（例えば、下死点前５０度）に来たとき当該掃気ポート６がシリンダ３内に対して開き初め、ピストン５が下死点に来たとき全開になり、そして、ピストン５が下死点後の適宜クランク角度（下死点後５０度）に来たとき閉じるような部位に設けられ、この掃気ポート６には、内燃機関にて駆動されるブロワー圧縮機（図示せず）又は前記シリンダ３の下部におけるクランクケース、或いは、排気ターボ過給機等において圧縮した吸気を前記掃気ポート６に供給する吸気通路７が連通している。
【００２３】
一方、前記シリンダヘッド４には、シリンダ３からの排気ポート８が設けられ、この排気ポート８には、そのシリンダ３に対する開口部を閉じる排気弁９が設けられ、この排気弁９は、その開閉機構１０により、前記ピストン５における下死点前の適宜クランク角度（例えば、下死点前８０度）から下死点後の適宜クランク角度（例えば、下死点後５０度）までの区間において開くように構成されている。
【００２４】
そして、この構成のユニフロー型２サイクル内燃機関１において、そのシリンダ３内への前記掃気ポート５内に、当該掃気ポート５内における温度を検出する温度センサー１１、当該掃気ポート５内における酸素濃度を検出する酸素濃度センサー、当該掃気ポート５内におけるＣｏ及びＮｏｘ濃度を検出する排気ガスセンサーを設ける一方、前記排気弁９用の開閉機構１０には、これを制御する制御ユニット１２を接続する。
【００２５】
この制御ユニット１２は、前記温度センサー１１、酸素濃度センサー又は排気ガスセンサーにおける検出信号を入力として、前記掃気ポート６内における温度が高くなるか、前記掃気ポート６内における酸素濃度が低くなるか、或いは、前記掃気ポート６内におけるＣｏ及びＮｏｘ濃度が高くなったときにおいて、前記排気弁９の開く時期を、適宜クランク角度だけ進角側に移行するように制御するように構成する。
【００２６】
この構成において、ピストン５が下死点付近に来て、掃気ポート６及び排気弁９の両方が共に開いている時期において、シリンダ３内の排気ガスがシリンダ３から掃気ポート６に排出するという排気ガスの逆流が発生すると、前記掃気ポート６内における温度が高くなるとともに、掃気ポート６内における酸素濃度が低くなり、更に、Ｃｏ及びＮｏｘ濃度が高くなるから、前記シリンダ３から掃気ポート６への排気ガスの逆流を、この掃気ポート６に設けた温度センサー１１、酸素濃度センサー又は排気ガスセンサーにて検出することができる。
【００２７】
前記温度センサー１１、酸素濃度センサー又は排気ガスセンサーが排気ガスの逆流を検出すると、前記排気弁９に対する開閉機構１０は、制御ユニット１２からの指令によって、排気弁９の開く時期を進角側に移行する。
【００２８】
このような排気弁９の進角側への移行により、この排気弁９からの排気ガスの排出が始まる時期が早くなり、ひいては、シリンダ３内における圧力が早い時期において低くなって、シリンダ３内における圧力と吸気の圧力との間における圧力差はなくなるか、或いは小さくなるから、シンリダ３内から掃気ポート６への排気ガスの逆流を、確実に低減できるのである。
【００２９】
次に、図２は、第２の実施の形態を示す。
【００３０】
この第２の実施の形態は、ユニフロー型の２サイクル内燃機関１に対して排気ターボ過給機１３を適用した場合である。
【００３１】
前記排気ターボ過給機１３は、前記内燃機関１における排気ポート６から排出される排気ガスによって駆動される排気タービン１３ａと、この排気タービン１３ａに直結したブロワー圧縮機１３ｂとから成り、エアクリーナ１４から取り入れた大気空気を前記ブロワー圧縮機１３ｂに吸引して圧縮したのち、吸気通路７を介して前記掃気ポート６に供給する。
【００３２】
この第２の実施の形態においては、前記吸気通路７に、前記ブロワー圧縮機１３ｂを迂回して、その吐出側と吸い込み側とを連通する吸気バイパス通路１５を設け、この吸気バイパス通路１５中に常時適宜開度に開いている流量制御弁１６を設け、この流量制御弁１６を、制御ユニット１７により、前記掃気ポート６内に設けた温度センサー１１、酸素濃度センサー又は排気ガスセンサーが掃気ポート６側への排気ガスの逆流を検出したときにおいて閉じるように構成する。
【００３３】
この構成によると、掃気ポート６側への排気ガスの逆流が発生したときにおいて、吸気バイパス通路１５中の流量制御弁１６が閉じることにより、前記掃気ポート６に対する吸気の圧力が高くなって、前記第１の実施の形態の場合と同様に、シリンダ３内における圧力と吸気の圧力との間における圧力差はなくなるか、或いは小さくなるから、シリンダ３内から掃気ポート６への排気ガスの逆流を、確実に低減できる。
【００３４】
このように、排気ガスの逆流が発生したとき吸気の圧力を高くすることは、前記吸気通路７内に常時適宜開度だけ開いている流量制御弁を設け、この流量制御弁を、前記温度センサー１１、酸素濃度センサー又は排気ガスセンサーによる排気ガスの逆流検出に応じて更に開くように構成することによっても達成することができ、また、前記掃気ポート６に対する吸気の圧縮には、前記排気ターボ過給機に限らず、内燃機関にて駆動されるブロワー圧縮機（図示せず）又は前記シリンダ３の下部におけるクランクケースを使用できることはいうまでもない。
【００３５】
そして、前記したように、ユニフロー型の２サイクル内燃機関１に対して排気ターボ過給機１３を適用した場合には、図３に示す第３の実施形態のように構成することが可能である。
【００３６】
すなわち、前記排気ターボ過給機１３における排気タービン１３ａに対して、これを迂回する排気バイパス通路１８を設け、この排気バイパス通路１８中に常時閉じているか適宜開度に閉じている流量制御弁１９を設け、この流量制御弁１９を、制御ユニット２０により、前記掃気ポート６内に設けた温度センサー１１、酸素濃度センサー又は排気ガスセンサーが掃気ポート６側への排気ガスの逆流を検出したときにおいて開くように構成したものである。
【００３７】
この構成によると、掃気ポート６側への排気ガスの逆流が発生したときにおいて、排気バイパス通路１８中の流量制御弁１９が開くことにより、排気ガスの排出量が増大し、ひいてはシリンダ３内における圧力が低くなって、前記第１及び第２の実施の形態の場合と同様に、シリンダ３内における圧力と吸気の圧力との間における圧力差はなくなるか、或いは小さくなるから、シリンダ３内から掃気ポート６への排気ガスの逆流を、確実に低減できる。
【００３８】
要するに、この第３の実施の形態は、掃気ポート側への排気ガスの逆流が発生したとき、排気ガスの排出量を増大し、シリンダ内の圧力を下げることによって、圧力差をなくして、排気ガスの逆流を低減するものである。
【００３９】
もちろん、前記第１の実施の形態、前記第２の実施の形態、及び前記第３の実施の形態のものを適宜組み合わせた構成にしても良いことはいうまでもない。
【００４０】
なお、前記実施の形態は、排気ポートを排気弁にてシリンダに対して開閉するように構成した２サイクル内燃機関に適用した場合であったが、本発明は、これに限らず、排気ポートをピストンによってシリンダに対して開閉するように構成した２サイクル内燃機関にも適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す図である。
【図２】第２の実施の形態を示す図である。
【図３】第３の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１                    ２サイクル内燃機関
２                    シリンダブロック
３                    シリンダ
４                    シリンダヘッド
５                    ピストン
６                    掃気ポート
７                    吸気通路
８                    排気ポート
９                    排気弁
１０                  排気弁に対する開閉機構
１１                  温度センサー
１２，１７，２０      制御ユニット
１３                  排気ターボ過給機
１５                  吸気バイパス通路
１６，１９            流量制御弁
１８                  排気バイパス通路
【図１】
2004316456.tif 000003
【図２】
2004316456.tif 000004
【図３】
2004316456.tif 000005