(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合気直接噴射式の２サイクル内燃機関において、
シリンダヘッドの燃焼室側内面に開口して形成されたポンプ作動室に嵌合された先端側が大径部で基端側が小径部となっている作動ピストンと、前記ポンプ作動室の延長に小径孔を介して設けられたポンプ室に嵌合された先端側が大径部で基端側が小径部となっているポンプピストンは、前記互いの小径部で連結されて一体化し、
前記作動ピストンは、小径部に周設されたスプリングにより付勢され、燃焼室の圧力上昇により前記スプリングに抗してポンプ作動室に嵌入して同作動ピストンの端面が燃焼室内面と同一面を構成し、燃焼室の圧力低下時に前記スプリングの付勢力により燃焼室へ突出するよう燃焼室内の圧力変化に応じて往復動し、
前記作動ピストンの往復動により一体に駆動するポンプピストンが、燃焼室に混合気を噴射する混合気噴射弁の上流側に圧縮空気または混合気を供給することを特徴とする２サイクル内燃機関。
【請求項２】
前記ポンプ室に吸気側リードバルブと吐出側リードバルブを設けたことを特徴とする請求項１記載の２サイクル内燃機関。
【請求項３】
前記シリンダヘッドは、第１の点火プラグの電極を臨ませた主燃焼室と、前記主燃焼室に連なる第２の点火プラグの電極を臨ませた副燃焼室を有し、
前記混合気噴射弁は、前記副燃焼室に混合気を噴射することを特徴とする請求項１または請求項２記載の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、混合気直接噴射式の２サイクル内燃機関において特に吸気系のポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
混合気を燃焼室に直接噴射するのに、ポンプ機構を用いる方法は、従来からあり、例えば特開平７−６３１４１号公報に記載されたものは、内燃機関のクランク軸の回転を動力源とし、動力伝達機構を介して燃焼室に通じる室内を摺動自在に嵌合する噴射ピストンを往復動させて混合気を燃焼室に噴射させている。
【０００３】
その他シリンダ内の内圧の一部を蓄圧室に導いて蓄圧し、次のサイクルで噴射する方法などが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前者の例では、クランク軸の回転を利用するため、シリンダヘッド側へ動力伝達するベルト伝達機構およびベルト伝達された回転を噴射ピストンの往復動に変換するクランク機構等を必要とし、部品点数が多く構造が複雑となるとともにレイアウトの自由度がない。
そして機械的なフリクションの増加により出力の低下が避けられない。
【０００５】
また後者の例では、シリンダ内の内圧を取り込んで利用するため、馬力が低下するとともに、残留ガスも取り込まれるために蓄圧室にカーボンが堆積する等の問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、構造が簡単でフリクションの増加を最小限に抑えて出力低下を防止しカーボン等の堆積がない２サイクル内燃機関を供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記目的を達成するために、本発明は、混合気直接噴射式の２サイクル内燃機関において、シリンダヘッドの燃焼室側内面に開口して形成されたポンプ作動室に嵌合された先端側が大径部で基端側が小径部となっている作動ピストンと、前記ポンプ作動室の延長に小径孔を介して設けられたポンプ室に嵌合された先端側が大径部で基端側が小径部となっているポンプピストンは、前記互いの小径部で連結されて一体化し、前記作動ピストンは、小径部に周設されたスプリングにより付勢され、燃焼室の圧力上昇により前記スプリングに抗してポンプ作動室に嵌入して同作動ピストンの端面が燃焼室内面と同一面を構成し、燃焼室の圧力低下時に前記スプリングの付勢力により燃焼室へ突出するよう燃焼室内の圧力変化に応じて往復動し、前記作動ピストンの往復動により一体に駆動するポンプピストンが、燃焼室に混合気を噴射する混合気噴射弁の上流側に圧縮空気または混合気を供給する２サイクル内燃機関とした。
【０００８】
ポンプを駆動する作動ピストンが、シリンダヘッドの燃焼室側に形成されたポンプ作動室に嵌合され、燃焼室内の圧力変化に応じて往復動するようにしたので、構造が簡素化されてレイアウトの自由度が大きいとともに、フリクションの増加を最小限に抑え出力の低下を防止することができる。
シリンダ内圧を取り込んで蓄圧するのではないので、カーボンの堆積等の問題はない。
ポンプ作動室の延長に設けられたポンプ室に作動ピストンと一体のポンプピストンが往復動自在に嵌合したので、部品点数が少なく構造が極めて簡単でポンプロス以外機械的フリクションは殆どない。
シリンダヘッドにポンプが局所的に設けられレイアトの自由度が大きい。
また主燃焼室側に端面を大きく露出した作動ピストンは加熱され、これと一体に結合されたポンプピストンも高温となるので、ポンプ室に吸入された空気がポンプピストンにより加熱されて吐出し燃料と混合されるため燃料の霧化が促進される。
シリンダ内を上昇したピストンが上死点に達したときは、作動ピストンはポンプ作動室に嵌入されて端面を燃焼室内面と同一面としているので、ポンプ作動室を設けない基本構造のベース機関とその燃焼室の全表面積Ｓと容積Ｖは等しく、よってその比であるＳ／Ｖ比も同じであるので、燃焼効率の低下を防止できる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の２サイクル内燃機関において、前記ポンプ室に吸気側リードバルブと吐出側リードバルブを設けたことを特徴とする。
【００１０】
ポンプ室に吸気側リードバルブと吐出側リードバルブを設けたので、部品点数が少なく構造が極めて簡単である。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の２サイクル内燃機関において、前記シリンダヘッドは、第１の点火プラグの電極を臨ませた主燃焼室と、前記主燃焼室に連なる第２の点火プラグの電極を臨ませた副燃焼室を有し、前記混合気噴射弁は、前記副燃焼室に混合気を噴射することを特徴とする。
混合気は副燃焼室に噴射され安定した成層燃焼が可能であり、不完全燃焼を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１および図３に基づいて説明する。
図１および図２は、本実施の形態に係る２サイクル内燃機関１におけるシリンダ２およびシリンダヘッド３の内部構造を示す概略図である。
【００１５】
シリンダ２の内部をピストン４が往復動し、シリンダ２の所定箇所に複数の掃気ポート５が設けられている。
シリンダヘッド３には、主燃焼室６に連なって副燃焼室７が形成されており、主燃焼室６に点火プラグ８の電極を臨ませ、副燃焼室７に点火プラグ９の電極が臨んでいる。
【００１６】
そしてシリンダヘッド３には吸気系のポンプＰが設けられている。
シリンダヘッド３の主燃焼室６側内面に大きく開口してポンプ作動室10が形成され、その延長に小径孔11を介してポンプ室12が形成されており、ポンプ作動室10には作動ピストン15が摺動自在に嵌合し、ポンプ室12にはポンプピストン16が摺動自在に嵌合し、作動ピストン15とポンプピストン16は小径孔11において互いに結合して一体化し一緒に往復動する。
【００１７】
作動ピストン15は、先端側の大径部15ａとポンプピストン16と結合する基端側の小径部15ｂとからなり、小径部15ｂが大径部15ａ内に食い込むようにして環状凹部15ｃが形成されて、小径部15ｂに周設されたリターンスプリング18が環状凹部15ｃに挿入され、他端を小径孔11の段部に当接し、作動ピストン15をポンプピストン16と一体に主燃焼室６側に付勢している。
【００１８】
作動ピストン15は、その大径部15ａの周面にピストンリング17が嵌着されてポンプ作動室10内を摺動し、ポンプ作動室10は作動ピストン15の大径部15ａ全体を略収容することができ、リターンスプリング18に抗して作動ピストン15がポンプ作動室10に押し込まれ最後まで嵌入されると、図２に示すように作動ピストン15の端面15ｄは主燃焼室６の内面と同一面となる。
【００１９】
一方ポンプピストン16は、先端側の大径部16ａと作動ピストン15側と連結する小径部16ｂとからなり、大径部16ａの周面にピストンリング19が嵌着されてポンプ室12内を摺動する。
作動ピストン15が主燃焼室６に突出したときは、図１に示すようにポンプピストン16の大径部16ａが小径孔15ｂの段部に当接して作動ピストン15が所定量突出する。
【００２０】
ポンプ室12には、吸気ポート12ａに吸気側リードバルブ21が設けられ、吐出ポート12ｂに吐出側リードバルブ22が設けられており、吸気側リードバルブ21と吐出側リードバルブ22は逆止弁であり、ポンプピストン16の往復動で交互に開閉してポンプ機能を果たす。
【００２１】
吸気ポート12ａは外気またはエアクリーナ38に連結され、吐出ポート12ｂは連通路25に連結され、連通路25は混合気供給装置30の混合気噴出弁31の上流側に連結される。
混合気供給装置30は、図３に示すように副燃焼室７の上流側で点火プラグ９の電極が臨む空間に混合気噴出弁31を臨ませて設けられている。
【００２２】
混合気噴射弁31は電磁コイル32の励磁により駆動して開弁する。
この混合気噴射弁31の上流側には同軸に燃料噴射弁35が設けられており、燃料噴射弁35の下流側の混合室33に側方から空気供給孔34が連通しており、同空気供給孔34に前記連通路25が連結される。
【００２３】
燃料噴射弁35も電磁コイル36の励磁により駆動して開弁するもので、その上流側に燃料が送られてくる燃料供給孔37が設けられている。
ポンプＰから混合室33に圧縮空気が供給され、混合気噴射弁31の開弁と同時または若干遅れて燃料噴射弁35が開弁されると、混合室33に噴射された燃料が空気と混合されて副燃焼室７に噴射される。
【００２４】
副燃焼室７に噴射された混合気は、副燃焼室７内を上流側から下流側にかけて燃料の濃度が順に薄く形成される成層をなし、上流側の燃料の濃い処で点火プラグ９が点火することで、安定した成層燃焼を起こすことができ、従来の燃焼不完全による未燃焼の潤滑油が排気系に流出したり、未燃焼の潤滑油が原因となる白煙の発生等が抑制される。
【００２５】
圧縮空気を混合室33に供給するポンプＰの動作を見ると、図１に示すようにピストン４が下降して燃焼室６，７の内圧が低下すると、作動ピストン17がリターンスプリング18により主燃焼室６側に突出し、作動ピストン17と一体のポンプピストン16がポンプ室12を拡大して吸気側リードバルブ21を開いて空気を取り込む。
【００２６】
そしてピストン４が上昇して燃焼室６，７の内圧が高くなると、図２に示すように作動ピストン17が押されてリターンスプリング18に抗して押し込まれ、よってポンプピストン16がポンプ室12を縮小して吐出側リードバルブ22を開き、圧縮された空気を連通路25を介して前記混合室33に供給することができる。
【００２７】
以上のように本実施の形態におけるポンプＰは、そのポンプピストン16を駆動する作動ピストン15を一体に有してシリンダヘッド３に往復動自在に設け、主燃焼室６の内圧の変化を駆動源としているので、部品点数が少なく構造が簡単でコンパクトに構成されて小型である。
【００２８】
シリンダヘッド３にポンプＰがその作動部を含めて局所的に設けられるので、レイアウトの自由度が大きい。
ポンプピストン16およびこれと一体の作動ピストン15の摺動によるポンプロスを除くと、その他の機械的なフリクションはなく、ロスの少ない効率の極めて良いポンプ仕事を行うことができる。
【００２９】
ポンプＰがシリンダヘッド３に設けられて混合気噴射弁31に近い位置にあり、連通路25が短いので、応答速度が早くレスポンスの向上が図れる。
ポンプＰは、ポンプ室12が外気またはエアクリーナから清浄な空気を吸込み吐出するので、従来のポンプがシリンダ内圧の一部を取り込み蓄圧するタイプのようにカーボンが堆積するような不具合はない。
【００３０】
シリンダ２内を上昇したピストン４が上死点に達したときは、ポンプＰを作動する作動ピストン15は、ポンプ作動室10に嵌入されて端面15ｄを主燃焼室６内面と同一面としているので、ポンプ作動室を設けない基本構造のベース機関とその燃焼室の全表面積Ｓと容積Ｖは等しく、よってその比であるＳ／Ｖ比も同じであるので、ポンプを設けたために燃焼効率が低下したり、ＨＣやＮＯX の発生量が増加したりするようなことは回避できる。
【００３１】
また主燃焼室６側に端面を大きく露出した作動ピストン15は加熱され、これと一体に結合されたポンプピストン16も高温となるので、ポンプ室12に吸入された空気がポンプピストン16により加熱されて吐出し混合室33に入るため燃料の霧化が促進される。
【００３２】
以上の実施の形態ではポンプＰが圧縮空気を混合気噴射弁31の上流側に供給して燃料噴射弁35から噴射された燃料と混合していたが、ポンプＰが予め燃料の混合された混合気を混合気噴射弁の上流側に供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施の形態に係る２サイクル内燃機関におけるシリンダおよびシリンダヘッドの内部構造を示す概略図である。
【図２】
別の状態を示す同概略図である。
【図３】
混合気供給装置の断面図である。
【符号の説明】
１…２サイクル内燃機関、２…シリンダ、３…シリンダヘッド、４…ピストン、５…掃気ポート、６…主燃焼室、７…副燃焼室、８，９…点火プラグ、  10…ポンプ作動室、11…小径孔、12…ポンプ室、15…作動ピストン、16…ポンプピストン、17…ピストンリング、18…リターンスプリング、19…ピストンリング、21…吸気側リードバルブ、22…吐出側リードバルブ、25…連通路、  30…混合気供給装置、31…混合気噴出弁、32…電磁コイル、35…燃料噴射弁、36…電磁コイル、37…燃料供給孔、38…エアクリーナ、
Ｐ…ポンプ。
【図１】
0003992325.tif 000002
【図２】
0003992325.tif 000003
【図３】
0003992325.tif 000004