JPH0231772B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 往復式内燃機に係り、即ちピストン内部に一つ
の気化室を設け、その気化室の出口はピストンの
往復運動により前後してシリンダー上に設けてあ
る噴油ノーズル及び第三掃気口に照準できるよう
にし、噴油ノーズルは油料を直接気化室内に噴射
することにより、油料をしてバルブトツプ部の高
温を吸収するようにして而して十分に気化し、そ
の気化後のオイルガスはピストンの下行運動にお
いて、先ず第三掃気口内に流れ込んでそこにたま
り、更にクランクケース内の圧縮空気をシリンダ
ー内に追込み、併せてその他の掃気口からシリン
ダー内に入つてきた新鮮な空気と混合する、その
混合ガスは上行のピストンで圧縮した後に爆発燃
燒して、それにより機械功能を発生させる。

本発明は往復式内燃機に関するもので、特に先
ず燃料油をピストン内部の気化室内に噴射して気
化した後、更にそれをシリンダー内に流入して而
して新鮮な空気と混合するものである。

一般衆知の二衝程内燃機はシリンダーの内表面
にピストンにより往復運動して開閉する排気口
（Exhaust port）及び掃気口（Scavenging port）
を設置し、並びに排気口上縁を掃気口上縁の上方
に製作することにより、排気口を先ずオープンさ
せる；当該二衝程内燃機は動力衝程完成後、その
シリンダー内の廃気は掃気口からシリンダー内に
送り込まれてきた燃油空気混合気体によりクリア
される；キヤブレーターを使用する二衝程内燃機
において、空気及び燃燒オイルは先ずキヤブレー
ターにより均一な燃燒空気混合気体に混合され、
然る後にこの予め均一に混合した燃油空気混合気
体はシリンダー内に送り込まれ、並びにそれによ
りシリンダー内の廃気をクリアする。

それから、例えば日本実開昭51−39112号特許
申請案において、一種の排気口上部に可開閉のバ
ルブ装置を設置して、実質的に排気口上縁の高度
を可変にした二衝程内燃機では、その排気口の上
縁は依然として掃気口上縁に当たる上方にある。

前記の周知の二衝程内燃機は、その排気口が掃
気口よりも先にオープンされ並びに長延びて閉鎖
されるので、燃油空気混合気体が掃気口からシリ
ンダー内に入つた時に、その一部分が排気口から
洩れ出す（blow−off）のを免除し難い；その為
に、大量の燃燒油が燃燒されないまゝに排気通路
内に洩れ入り、燃燒油の消耗量を増加すると同時
に、亦排出気体内に含有されるハイドロカーボン
（Hydrocarbon）毒成分をアツプする。気洩れの
状況は、エンジンのアイドリンダまたはスロー運
転状態時に、特に厳重で、二衝程エンジンを使用
するオートバイ等の小型車輛をして一時停止する
時に、その排出した廃気中に含有されるハイドロ
カーボンガスの含有量が増加する主因となつてい
る。

吾々が周知であるように、排出する廃気中に含
まれるハイドロ成分を減少する場合は、排気口の
上縁を低くして、掃気口の上縁に接近させ、それ
で気洩れの現象を減少することができる；但しこ
うなると、掃気効率は必ず低下して、そこで平常
の使用状態時の送り出しを減少する、それ故に排
気口上縁を低下して気洩れを防止することは、実
用上不可能である。更に、実質上排気口上縁の高
さを変更できるバルブ装置を設置している場合
は、高速運転状態時に装置をオープンして、排気
口の上縁を高くし、送り出しを増加するのをその
目的とするものである、但し、バルブ装置が閉鎖
状態時は、排気口の上縁は通常の高度にあるの
で、故に気洩れの状況を防止することができな
い。

キヤブレーターを使用せずに直接燃燒オイルを
シリンダー内に噴射して燃燒する内燃機は、掃気
時に排気口を経て排出されるのは燃燒後の廃気及
び一部分の掃気口からシリンダー内に入る新鮮空
気で、別に油料を損失しない、但し、その噴油の
霧化効果はキヤブレーターを使用する方式よりも
尚更悪く、と同時に分布も不均一である；エンジ
ンが高速運転する時に、その燃燒過程において、
霧状油粒子は燃燒の前に必ず気化段階を経由せね
ばならないが、而し油粒子全部を短かい燃燒過程
において、何うしても完全燃燒に及ばない；燃燒
速度が制限され、功率がアツプでき、併せてエン
ジンが高速運転する時に、数多くの油粒子が不完
全燃燒となつて而して排気口から排出されるの
で、その為に燃料油の消耗量及び排気汚染は相当
なものである。

こゝで分るように、吾々は今尚一種の省油で排
気汚染を増加する恐れのない内燃機を必要とす
る。

本発明の目的は、一種の燃料油の消耗量を低下
し、並びに排気中のハイドロカーボン成分を減少
する往復式内燃機を提供するものである。

本発明の他の一つの目的は、前記型式の往復式
内燃機を提供するもので、燃燒油がシリンダーに
入る前に、燃燒油をして運転中のピストンの熱量
を吸収して完全に気化することができるので、ピ
ストンの温度を低下するばかりでなく、その完全
に気化した燃燒油気体はシリンダー内に入り、而
してその他の掃気口からシリンダー内に入つてき
た新鮮な空気と分層をなして入つた後に混合し、
以て可燃気体が掃気初期に排気口から洩出すのを
遮断したもので、そこで有効的に燃油効率を向上
することができる。又気体化の燃燒は燃燒速度を
増進し、馬力を増加して、排気汚染を低減するの
を特徴とするものである。

本発明のもう一つの目的は、前記型式の往復式
内燃機を提供するもので、燃料油が気化する過程
において熱を吸収するのを利用しているので、そ
こでクランクケース内部の温度を低下し；クラン
クケース及び掃気溝を経てシリンダー内に入つて
きた新鮮な空気の温度も亦それに伴つて低下し、
更に進んで内燃機の入気効率を向上することがで
きる。我々の周知のように、入気量を増加する
と、そこで動力を向上することができる。

本発明の他のもう一つの目的は、前記型式の往
復式内燃機を提供し、その設計は経済、簡単で、
キヤブレーターの使用を要せず、但し燃料油の完
全気化を促進することができる。

前記及びその他の目的を完成した往復式内燃機
は、次のものを含むものとにより組合わせてなる
ものである；一つのシリンダー−シリンダー内表
面に開設した主掃気口、補助掃気口、第三掃気口
及び排気口とを含み、その中、主掃気口、補助掃
気口及び第三掃気口の上縁はある同じまたは殆ど
同じ高さに位置し、並びに排気口上縁高さの下側
に位置しているものと；一つのシリンダー内表面
に設けている噴油ノーズル及びその出口で、その
噴油ノーズル出口は第三掃気口の上方に位置して
いるものと；一つのシリンダー内で往復運動をす
るピストンで、当該ピストン内部に一つの気化室
を設け、当該気化室に一つのピストン胴部に開設
せる唯一の出口があり、この一つの気化室の出口
はピストンの往復運動で前後に噴油ノーズル出口
及び第三掃気口に照準し、並びに新鮮な空気を主
掃気口及び補助掃気口からシリンダー内の空気通
路に送入する。

動力が衝程する時に、ピストンは膨脹せる燃燒
気体の推動で下行すると、気化室の出口は先ず噴
油ノーズル出口に重なる、その噴油ノーズルは一
つのマイクロ処理制御器で制御し、而して適量の
油料を直接気化室内に噴射し、気化室内の油料は
十分にピストンヘツドの高温熱量を吸収して而し
て気化する；ピストンが続けて下行し気化室の出
口に至りて第三掃気口と重なつた時に、その気化
室内で既に気化膨脹した燃油気体は、そこで第三
掃気口を経て而して逆流で第三掃気道内に進入貯
存される；ピストンが更に続けて下行し、先ず排
気口をオープンして、シリンダー内の燃燒後の廃
気を排出する、即ち排気衝程で；然る後に更に主
掃気口、補助掃気口及び第三掃気口を同時にオー
プンするとクランクケース内で予圧されていた新
鮮な空気がそこで主掃気口及び補助掃気口からシ
リンダー内に進入し、同時に第三掃気溝内の燃燒
気体をシリンダートツプ方向に押してシリンダー
内に進入させる、これが即ち掃気衝程である。ピ
ストンガ下行して下死点（LDC）まで来た後に、
クランクシヤフトの慣性運動で反向きに上行す
る；ピストンが上行して各掃気口及び排気口を閉
鎖すると、即ち圧縮衝程となる；圧縮衝程の時
に、その気化室出口は再び第三掃気口と重なる、
この時、一部気化室内に残留し並びに排気または
掃気衝程時に気化した燃油気体は、再び逆流して
第三掃気溝内に集積される。

第１図は本発明におけるピストン実施例10の解
剖表示図、当該ピストン１０内部には一つの気化
室１１を設け、この気化室１１は唯一の出口１２
にする外に、完全に密閉することができる。気化
室１１の位置はピストンヘツド１３及びピストン
ボス１４（Piston boss）の間に介在し、又気化
室１１の唯一の出口１２はピストンリンググロー
ブ１５（Piston ring groove）下方のピストンワ
ール（Piston Wall）上に設けている。

第４図は本発明二衝程内燃機の主要構成で、そ
れには次のものを含んでいる、一つのクランクシ
ヤフト２１のクランクケース２０を格納し、その
クランクケース２０と一つの入気通路２２は互い
に連通している、その入気通路２２には一つの入
気流量を制御するエアバルブ２３及び一つのリー
ドバルブ２４（Reed valve）を設け、そのリー
ドバルブ２４は只新鮮な空気が入気通路２２から
一方方向でクランクケース２０内に流入するのを
許容するだけで、クランクケース２０内に進入し
た新鮮空気の反向逆流を防止することができる；
一つのクランクケース２０により支えられている
シリンダー３０で、そのシリンダー３０のシリン
ダー壁３１（Cylinder wall）上に一つの排気口
３２、二組の主掃気口３３、及び補助掃気口３４
（左右対応で、図では一つだ表示）、並びに一つの
第三掃気口３５とを設け、その中、その主掃気口
３３、補助掃気口３４及び第三掃気口３５の上縁
はすべて一つの同じまたは殆ど同じ高さに位置
し、且つ、すべてが排気口３２上縁の高さの下方
に位置されている；その排気口３２は一つの排気
通路３６と連通し、その主掃気口３３及び補助掃
気口３４はそれぞれ一つの主掃気溝３７及び一つ
の補助掃気溝３８を利用し、而してクランクケー
ス２０と連通している、第三掃気口３５は第三排
気溝３９を経てクランクケース２０と連通してい
る；一つのシリンダー３０上に設けた噴油ノーズ
ル４０で、その噴油ノーズル４０の出口４１は第
三掃気口３５の正上方のシリンダー壁３１上に開
設されている；一つのシリンダー３０内で往復運
動するピストン１０で、前述の通り、そのピスト
ン１０の内部には一つの気化室１１を設けてお
り、その気化室１１の出口１２はピストン壁１６
上に開設され、且つその気化室出口１２はピスト
ン１０の往復運動で、前後に亘つて噴油ノーズル
出口４１及び第三掃気口３５とそれぞれ重なる；
一つのピストン１０とクランクシヤフト２１を連
結したコネクテイングロツド５０；及び一つのシ
リンダー３０上部に設けたシリンダーヘツド６０
で、そのシリンダーヘツド６０とシリンダー３０
との間に一つの燃燒室６１（Combustion
Chamber）を形成し、且つそのシリンダーヘツ
ド６０上に一つのプラグ６２を設け、プラグ６２
は適当な時機に、燃燒室６１内に圧縮された燃燒
油気混合気体を点火燃燒し、それにより機械功能
を発生させる。

第２図で示すのはピストン１０が上死点
（TDC）付近にあり、且つ燃燒室６１内の燃油空
気混合気体が既にプラグ６２により点火され、ピ
ストン１０が燃燒室気体の膨脹で押し下げられた
時は、即ち通称されている動力衝程のスタートで
ある；この時、その気化室出口１２は丁度噴油ノ
ーズル出口４１と重なり、そこで噴油ノーズル４
０は適量の燃油を直接気化室１１内に噴射する。

ピストン１０が上死点から下行し始めると、ピ
ストンヘツド１３の高温熱量を吸収することによ
り、十分に気化して燃油気体となる。

第３図で示すのは、ピストン１０が動力衝程内
にあり、且つ気化室出口１２が丁度第三掃気口３
５と重なる；この時、気化室１１内の既に気化膨
脹した燃油気体は、第三掃気口３５を経由し逆流
で第三掃気溝３９内に進入して貯存される。

第４図で示すのは、ピストン１０が下死点
（LDC）付近にある時で、この時、排気口３２及
び各掃気口３３，３４及び３５はすべてオープン
され、新鮮な空気は主掃気口３３及び補助掃気口
３４からシリンダー３０内部に入り、元来第三掃
気溝３９内に貯存されている燃油気体は第三掃気
口３５からシリンダー内トツプ部に入る；元シリ
ンダー内部の燃燒後の廃気は排出口３２を経由し
て排気通路３６内に駆り入れられる。

排気口３２上縁の高さは、各掃気口３３，３４
及び３５上縁の高さの上方にあるので、その為に
排気口３２は各掃気口３３，３４及び３５よりも
先にオープし而して遅く閉鎖する。

気洩れの状況を免除する為に、そこで第三掃気
口３５を排気口３２より遠く離れた対面側の位置
に開設している、即ち排気口３２と第三掃気口３
５の間に主掃気口３３と補助掃気口３４を有設
（対称して）している、その為に、掃気衝程時に、
第三掃気口３５からシリンダートツプ部の燃油気
体流は、主掃気口３３及び補助掃気口３４から入
つてきた新鮮な空気の流れにより抵抗隔離され、
而して排気口３２から洩れにくいようになる；故
に燃料油の消耗量を減少し、並びに排気中のハイ
ドロカーボン成分の含有量を低下することができ
る。

第５図で示すのはピストン１０が圧縮衝程内に
あるときを示し、且つ気化室出口１２と第三掃気
口３５が再び重なる；この時、気化室出口１２と
第三掃気口３５が第一回目に重なつた時に、気化
し得なかつた一部の燃油（この部分の燃油は排気
及び掃気衝程内で吸熱により十分に気化する）
は、気化室出口１２と第三掃気口３５とが再び重
なつた時点で、もう一度逆流で第三掃気溝３９内
に入つて一時貯存される。

そう云う事で、直接気化室１１内に噴射された
燃油は、全体の循環時間内において、ピストン自
体の熱量を吸収して十分に気化する；故に相当間
に合う余裕のある気化時間がある。それに気化室
１１内で気化されて膨脹した気体は、動力衝程開
始の際及び圧縮衝程内の気化室出口１２と第三掃
気口３５が重なつた二つの時点で、逆流で第三掃
気溝３９内に入つて一時保留される。

噴油ノーズル４０は一般の既に商品化使用され
ている電磁バルブ噴油ノーズルで、定圧の燃油で
供応し、並びにバルブオープン（噴射）時間の長
さで噴出量を決定し、並びに各種信号感応器を設
けている。例えば：温度、気内開き度、エンジン
回転数、瞬間加速、または入気量等の感応器で、
その信号資料をマイクロ処理にインプツトして噴
油量及び時間を制御する、噴出量及び時間の最良
値は、実験で取得した最良値の資料で、予めにマ
イクロ処理制御器内にインプツトしておき、実際
運転時に当り前の噴油量及び噴射時間を与える
（例えば冷車起動時に直接シリンダー内に噴射し、
暖機の後正常運転している時はピストン内の気化
室内に噴射するか、または突然加速運転する時に
員数外の油料等。） ピストンヘツドの高温は気化室内の燃油により
十分に吸収されるので、ピストン自体の温度を低
下できる外に、併せてクランクケース内に伝える
熱量を低下する事ができるので、その為にクラン
クケースを経てシリンダー内部に入る新鮮空気の
温度を下げ、入気効率を増加することができる。

同時に、燃料は先ず気化後に更燃燒し、霧化燃
燒に比べて尚更快速でより完全であるので、故に
内燃機の馬力を増強し、並びに排気汚染を低減す
ることができる。

このように上記構成のエンジンにおいては、気
化室１１に噴射された燃料をピストン１０自体の
熱により確実に気化することができるとともに、
気化した燃料を室になつた第三掃気溝３９に貯存
して燃焼室６１に供給することができ、燃焼効率
を大幅に向上させることができるとともに、燃料
の気化熱によるピストン１０の冷却効果を高める
ことができる。また、噴油ノーズル４０の出口４
１を燃焼室６１に開口させているので、燃料の噴
射のタイミングを上記出口４１が燃焼室６１に開
放されているときに合わせることにより、燃料を
燃焼室６１に直接噴射することができ、したがつ
て、例えば始動時や低速回転時のようにエンジン
が冷えている状態においても、燃料を確実に供給
して燃焼させることができ、始動時等におけるト
ラブルを未然に防止することができる。

以上述べたのを綜合して見ると、本発明は次の
優点をもつ：(a)省油(b)馬力の出力向上(c)排気汚染
の低下(d)エンジン回転数の向上及び(e)燃油ノーズ
ルの霧化程度の要求が割りと低い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるピストン実施例の解剖
表示図で、ピストン内部に設けられた気化室及び
その出口を示している。第２図は本発明の提供す
る内燃機実施例の解剖面表示図で、その中ピスト
ンは上死点付近に位置し、且つ気化室の出口は丁
度噴油ノーズル出口と重なつている。第３図は第
２図に近似しているが、但しそのピストンは動力
衝程に位置し、且つ気化室出口は丁度第３掃気口
と重なつている。第４図は第２図に近似している
が、但しそのピストンは下死点付近に位置し、各
掃気口及び排気孔は一切オープンされている。第
５図は第２図に近似しているが、但しそのピスト
ンは圧縮衝程に位置し、且つ気化室出口は丁度第
三掃気口と再び重なつている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダーと、このシリンダーの内部でその
   軸線方向に移動可能に設けられたピストンとを具
   備し、シリンダーと上記ピストンのピストンヘツ
   ドとの間に構成される燃焼室で燃料を圧縮、燃焼
   する気化燃焼式エンジンであつて、前記シリンダ
   ーの壁部には、排気口および複数の掃気口と、燃
   料を噴出する出口が上記掃気口のうちの少なくと
   も１つよりも上記ピストンの圧縮側位置に配置さ
   れたさせられた噴油ノーズルとが設けられ、前記
   ピストンの内部には、該ピストンの圧縮側の移動
   端で上記出口に連通する気化室が上記ピストンヘ
   ツドに近接して設けられ、前記少なくとも１つの
   掃気口は、上記ピストンが圧縮側の移動端から反
   対側へ移動したときに上記気化室と連通して気化
   室内で気化した燃料が貯存される室として構成さ
   れていることを特徴とする気化燃焼式エンジン。 ２ 前記気化室は、前記ピストンにクランクシヤ
   フトを回転自在に連結するピストンボスと前記ピ
   ストンヘツドとの間に設けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の気化燃焼式
   エンジン。 ３ 前記ノーズルは、燃料噴射タイミングが適宜
   選定されて前記気化室のみならず燃焼室にも燃料
   を噴射し得るように構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の気化燃焼式エ
   ンジン。