JPH0243009B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一種の二行程ガソリンエンジンの回転
パイプバルブ構造であり、特に一種のクランクシ
ヤフトと同期して回転する（同方向あるいは逆方
向）ロータリーバルブ（Rotary Valve）装置を
指している、そのロータリーバルブ上の開口が
時々タイミングと合わして、バルブ座の上にある
二つ通路と対合することを利用し、ロータリーバ
ルブの中に充填した圧縮空気が、バルブ座の上に
ある二つ通路を経由して圧縮空気が排気口或いは
クランクシヤフト箱に噴射する、このことによつ
て新鮮空気の外漏れを防止でき、しかもシリンダ
ー内の新鮮な空気の増圧もでき、さらには掃気用
空気流の圧力を増やすこともできるため、二行程
ガソリンエンジンの吸排気効率を高めるものであ
る。

〔従来の技術〕

二行程ガソリンエンジンは、構造簡単、造価安
い、保守容易、それに出力安定など優点があり、
しかも同時に燃料消費率および高排気汚染などの
欠点があるエンジンで、今日エネルギー節約およ
び環境保護の圧力が高まるときに、その問題点を
解決しなければならない。

上述した燃料消費率および高排気汚染など欠点
の主因は、エンジンが排気過程に、部分新しいシ
リンダーに入る混合気が排気と一緒に排気口から
直接排気されることである。通常ではその排出量
が25から40％に達する。

普通、エンジンは排気管の長さおよびその中に
ある拡張管とテーパー状パイプなど適当寸法の設
計によつて、排気を拡張管とテーパー状パイプに
よつて排気口に逆戻り、その圧力波でシリンダー
に適当な正圧および逆圧を提供し、排気の排除促
進および新気が排気管から排出するのを防止する
作用で、この正圧および逆圧波とエンジンの吸、
排気タイミングを合わせることを排気タイミング
合せと言う、その理想的関係は、ピストンが下デ
ツトポイントにあるとき、吸気口が開けられ、排
気口が逆圧状態である、逆に吸気口が閉じてから
排気口が閉じるまでの間に、排気口は正圧状態で
ある。但し圧力波の転送速度（音速）はエンジン
の回転速度と無関係であるから、排気管の寸法が
一旦設計して固定すれば、排気圧力波はあるエン
ジン回転速度の範囲内だけ、タイミング合せ効果
を果たすことができる、回転速度の範囲以外では
タイミング合せ効果を果たすことができなくな
り、逆に悪い効果となる、例えば圧力波が早すぎ
ると排気の逆圧を妨害して、気体の交換率が低く
なる、遅すぎると新気が外漏れして、容積効果が
低減してしまう。

〔発明解決の問題点〕

本発明の目的は噴射気流で排気口の外から新気
の外漏れを防止する装置であり、その噴気タイミ
ングはエンジンの回転と同期合わして、故に任意
回転速度とのタイミング合わせを得られる、しか
も排気圧力波に制限されることもなくなる。

本発明のもう一つ目的は上述した噴射気流でエ
ンジンの吸気を増圧することで、即ち適量な空気
を増加し、燃焼を促進して、出力の増加および排
気汚染の低減を図るものである。

本発明のもう一つ目的は上述した噴射気流でエ
ンジンの吸気を増圧するおよび新気の外漏れを防
止する機能を達成するためのエンジン回転と同期
配合の簡単なバルブ構造を提供する。

上述した目的を達成するために、本発明はエン
ジン排気口の外にシリンダー面の適当な位置で一
つロータリーバルブを設置する、一つ円形パイプ
および一つ穴座から組成される、パイプの円周面
に一つ開口があり、パイプの回転に伴つて穴座の
上にある二つ通路と対向する、その二つ通路は
別々排気口およびクランクシヤフト箱へリードさ
れ、パイプ内部に導入した圧縮空気をこの二つ通
路に経由して排気口へ噴出して、新気の外漏れを
防止する、あるいはクランクシヤフト箱へ噴出し
て、エンジンの吸気を増圧する作用である。パイ
プの回転はエンジンのクランクシヤフトの回転と
機械式の伝動連結であるから、噴気とエンジンの
回転と連動させて調節することが得られる。

二行程エンジンの点火（Ignition）が爆発した
あと、ピストンが下へ押さえられ、そのとき排気
口が開けられ、シリンダー内の高圧廃気が自然方
式でシリンダーから排出する、そのあと吸気口が
オープンされ、クランクシヤフト箱の中に充満し
た圧縮された新鮮空気が吸気口からシリンダーに
進入して掃気をする、しかも低圧廃気を排気口へ
押える。ピストンが下デツドポイントを通過して
上昇して吸気口を閉じようとしたとき、排気口は
まだ開けてあり、このとき回転パイプの開口がち
ようどその中の一つ通路と合わして（その通路は
排気口へリードする）、しかも高速気流を噴出す
る、これら高速気流は排気口の附近に空気幕を形
成して、新鮮空気の外漏れを防止する。続いてピ
ストンが継続して上に押さえられ（回転パイプも
同期して回転する）、排気口が閉じられ、しかも
回転パイプの高速気流噴出動作も停止する。

ピストンが継続して上に上昇し、上デツドポイ
ントの手前であるとき、ロータリーパイプバルブ
にある開口がまた別の通路口（その通路はクラン
クシヤフト箱へリードする）と対向して、しかも
圧縮気流をクランクシヤフト箱内に噴出する；ピ
ストンが上デツドポイントを通過したとき、ロー
タリーパイプバルブの圧縮気流の噴出動作もまた
停止する。続いてピストンが二行程エンジン動力
行程の作用で下へ動き、この運動がクランクシヤ
フト箱内に充満した圧縮空気を再び圧縮される、
このように二行程エンジンの吸排気効率を増加で
きる。

〔実施例〕

第１図を参照して、第１図は本発明が普通一般
的なキヤブレターで、混合気を供給する二行程エ
ンジンに設置する断面図であり、エンジン１には
シリンダーキヤツプ１１、シリンダー本体１２お
よびクランクシヤフト箱１３を具えて組成され
て、ピストン１４、ラツク１５およびクランクシ
ヤフト１６がその中に運動する。クランクシヤフ
ト箱１３にはスプリングバルブ１７１で構成する
一方閉鎖の給気口１７、それにシリンダー１８へ
リードする排気口１８１に対称して開設した両組
吸気路１９１，１９２（第２Ａ図）および排気口
と相対する第三吸気路１９３を具える。

よく知られたように、キヤブレター（図に示し
ていない）が供給する混合気はピストン１４が上
向き運動する行程に、給気口１７から、圧力差の
作用でスプリングバルブ１７１を開かせてクラン
クシヤフト箱１３の中に入る。その同時、ピスト
ン１４の上方にあるシリンダー１８内の混合気が
圧縮されて、ピストンが上デツドポイントに接近
したとき点火されて、動力を発生してピストンを
下向きに押える、そのときスプリングバルブ１７
１が閉鎖して、クランクシヤフト箱１３の中にあ
る混合気がピストン１４の下降によつて予めて圧
縮する、シリンダー１８内の高圧廃気が排気口１
８１露出したときすぐに排出して、そのあと各吸
気路１９１，１９２，１９３が次々と露出して、
クランクシヤフト箱１８３内の予圧した混合気が
シリンダー１８に進入する、しかも低圧廃気を排
出口１８１に推し出す。ピストン１４が下デツド
ポイントを通過したあと、再び上に上昇して各吸
気路１９１，１９２，１９３を次々と閉鎖しよう
とするとき、排気口１８１はまだ開いた状態であ
つて、この際、吸・排気の気体の流動慣性および
ピストン１４の上昇によつて、シリンダー１８内
の空間が縮小するため、新鮮空気が容易に廃気の
後に連れて、排気口１８１から漏れ、無駄なガソ
リン消耗および汚染を増加する。

このため、本発明は一つ圧縮空気噴射装置を提
供して、排気タイミング末期に、排気口１８１の
部位に一つ強力気流を噴射して、気幕を形成し、
新気の外漏れを止めるものである；しかももう一
歩進んで適時に余分な空気をシリンダー１８およ
びクランクシヤフト箱１３の中に吹き入れ、吸気
を増圧する。それの最適実施例はシリンダー本体
１２に排気口１８１の附近、適当な位置で、一つ
ロータリーパイプバルブ２を設置して、一つ円形
パイプ２１でシリンダー本体１２中の円形穴座２
０内に設置することにより組成される。穴座２０
は円周面に排気口１８１と連通する第一通路２０
１およびクランクシヤフト箱と連通する第二通路
２０２を具える、パイプ２１の内部は圧縮空気源
（図に示していない）と連設し、しかもパイプ２
１の円周面に開設してある長状開口２１１が二つ
通路２０１，２０２と対合して、排気口１８１あ
るいはクランクシヤフト箱に噴気するときだけ、
圧縮空気が出られる、即ちそれ以外の時間に圧縮
空気はパイプ２１の内部に閉じ込まれる、パイプ
２１の回転はクランクシヤフト１６の回転と同期
であり、その方法は歯車、ベルト、チエーンなど
よく知られている連動装置で両者の間を連結する
だけで達成できる、それに開口２１１と通路２０
１，２０２の間に適当な相関位置の設計で、噴気
のタイミングがちようどシリンダー１８の排気末
期およびクランクシヤフト箱１３の給気終了時間
と合わす、このような構成および効果は再び第２
Ａから２Ｄ図までの作動順序で説明を加える。そ
れら図の中には、パイプ２１がクランクシヤフト
１６と同期逆接状態である。

第２Ａ図のとき、ピストン１４が下デツドポイ
ントに位置され、排気口１８１および各吸気路１
９１，１９２，１９３は全部開いた状態であり、
シリンダー１８内の廃気が大部分排気口１８１か
ら排出された、この際パイプバルブ開口２１１が
第一通路２０１の位置に到達する手前である。

続いて、ピストン１４が上向き運動して、第２
Ｂ図のタイミングであるとき、各吸気路１９３な
どが閉じられ、しかし排気口１８１はまた完全に
閉じられていない、このとき、パイプ開口２１１
が第一通路２０１と対合して、矢印ｂで示す方向
のごとく排気口１８１に噴気して、排気口１８１
から漏れる新気を止めることができ、しかも空気
をシリンダー１８内に逆噴出して、シリンダー１
８内の混合気圧力を増加できる、これで混合気が
燃焼するときに於ける完全燃焼を促進でき、出力
増加および排気汚染の低減など作用を図るもので
ある。

勿論、噴気強度は開口２１１の切断面積および
圧縮空気源の圧力によつて決定する、この強度は
シリンダー１８から出て来た混合気の圧力よく大
きいこと；それに噴気タイミングは開口２１１が
通路２０１に通過した時間によつて決められ、こ
のタイミングは吸気路が閉鎖されてから排気口１
８１が閉じるタイミングと合わすべきであり、こ
のような要因は適当に設計で調整でき、最適な効
果を獲得できる。一般に言えば、圧縮空気源が一
つ安定した圧力を設定でき、もしくはエンジンの
回転速度によつて調変できる、例えば高回転速度
のときに圧力を増加して、低回転速度のときに圧
力を低減するなど、これら空気源の供給は一般の
技術で達成できるから、ここでは余分の説明を省
略する。

排気口１８１に向いて噴射する気流について、
排気口が閉じたあと排気口の外に残留した気流は
またエンジンの次の一つ行程の排気初期に使用で
きる、それは排気口が吹き出した高温廃気の中に
部分未完全燃焼の混合気が継続的に酸化して二酸
化炭素および水蒸気となり、一歩進んだ廃気汚染
の減少を図るものである。

第２Ｃ図は、排気口が噴気したあとの状況を顕
わしている、パイプバルブ２が回転して閉鎖した
ばかりで、ピストン１４が排気口１８１を閉じ
て、上向き上昇してシリンダー１８内の混合気を
圧縮する。その同時、クランクシヤフト箱１３が
容積の増加で、給気口１７から空気を導入すると
ころである。

第２Ｄ図のときまでには、ピストン１４が上デ
ツドポイントまで達して、シリンダー１８内に燃
焼爆発を進行する最中で、このときクランクシヤ
フト箱１３の容積が最大まで増大して、給気口１
７からの給気が停止してしまうところで、パイプ
バルブ開口２１１がちようど第二通路２０２と対
向し、圧縮空気を矢印ｄで示したようにクランク
シヤフト箱１３内に噴入することにより、クラン
クシヤフト箱１３内の混合気の圧力を増加させ、
これによりシリンダー１８内への混合気の吸気を
迅速に行い、シリンダー１８内に残留する低圧廃
気を迅速に排出することができる。このように、
迅速に混合気の吸気および低圧廃気の排出を行え
るため、エンジンの高速回転に際しても、十分対
応することができる。勿論、噴気量および噴気タ
イミングの制御に関して、開口２１１の切断面積
および圧縮空気源とクランクシヤフト箱１３内の
圧力差、開口２１１対通路２０２の開閉タイミン
グなど要因によつて設計するときに調整配合でき
る。

第２Ｄ図のタイミングが終わつたあと、ピスト
ン１４が燃焼爆発から発生した動力で下へ押さえ
られて移動し、それに連れて排気および入気プロ
セスを進んで行き、第２Ａ図で示したごとく、サ
イクルを循環して継続する。

以上の作動状況は、本発明がクランクシヤフト
箱入る以前にガソリンと混合した混合気を使用す
る二行程エンジンで説明したが、実際に本発明は
任意形式の二行程エンジンに使用される、例えば
ジエツト式噴油器でシリンダー内へ給油して、ク
ランクシヤフト箱に新鮮空気の給気を行うジエツ
ト式噴油エンジンである。本発明は特にこのよう
なジエツト式噴油エンジンに適用する、なぜなら
ば、これらの混合気濃度に対して弾性的に制御で
き、本発明の吸気増圧作用を加えれば、エンジン
の最大効率を発揮できる。

第３図は、本発明がロータリーパイプバルブ２
をシリンダー内に設置したジエツト式噴油の二行
程エンジン５の断面図である。エンジン５は、第
１図で示したエンジンと大体同じな構造を具え
る、その中には、シリンダーキヤツプ５１、シリ
ンダー本体５２、クランクシヤフト箱５３、ピス
トン５４、ラツク５５、クランクシヤフト５６、
給気口５７、スプリングバルブ５７１、シリンダ
ー５８、排気口５８１、吸気路５９１，５９２
（図に示していない）および５９３などを包括す
る。ただエンジンの燃料は一つジエツト式噴油器
６でシリンダー５８の中に供給する、その中に一
つ最適方式は、図に示してあるように、ピストン
５４の内部に一つ気化室５４１を具えて、第三吸
気路５９３に向いて、しかも噴油器６の方向へ開
口する、燃料が先に気化室５４１へ噴入して、ピ
ストン上の高熱を吸収し気化する、気化したあ
と、第三吸気路５９３の中にしばらく貯存して、
再びシリンダーへ吸気する、そしてクランクシヤ
フト箱５３から入れたあるいは予圧した空気は単
に新鮮な空気である。この設計はピストンの温度
を下降させでき、エンジンの燃焼効率を増加する
ことになる（燃焼効率の増加につれて、エンジン
の温度が高くなり、普通のエンジンでは、ピスト
ンの散熱がよくないとき、焼けてしまう可能性が
ある。）、そのため本発明と一緒に使用することに
よつて一石二鳥の効果がある。ロータリーバルブ
２の構成については、穴座２０、通路２０１，２
０２、パイプ２１、開口２１１およびそのピスト
ン５４との運動配合状況が前述した第２Ａから２
Ｄ図までの説明と同様である。

又、上述した図例の中には、単一エンジンしか
描いてないが、実際には本発明が多シリンダーエ
ンジンに対して、もちろんパイプ２１を多数シリ
ンダーに貫設でき、その上に多数開口２１１を設
置して、各シリンダーと合わす個別に第一、第二
通路２０１，２０２を取り付ければ、上記の機能
を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構造断面図であり、一つガ
ソリン・空気予混式の二行程エンジンに取り付け
るものである。第２Ａから２Ｄ図までは、本発明
の機能説明図であり、本発明およびそのエンジン
が連続回転中の違つた四つのポジシヨンである、
その中にある第２Ａ図はピストンが下デツドポイ
ントに位置する図である；第２Ｂ図は２Ａ図のあ
とに続いて、本発明が排気口へ噴気する状況図で
ある；第２Ｃ図は２Ｂ図のあとに続いて、エンジ
ンと本発明が継続運転する状況である；第２Ｄ図
はピストンが上デツドポイントに位置して、本発
明がクランクシヤフト箱へ噴気する状況図であ
る。第３図は、本発明が一つジエツト式噴油の二
行程エンジンに設置した構造断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 二行程ガソリンエンジンと排気口とクランク
   シヤフト箱とにそれぞれ別個に連通する少なくと
   も二つ以上の通路が設けられた円柱状の穴座と、
   この穴座内に収納され、かつ周壁に開口部が形成
   された円筒状のパイプとからなり、 前記パイプは、前記穴座内に回転自在にかつパ
   イプの外周壁と穴座の内周壁とが気密に接するよ
   うに収納され、 また、このパイプの一端には、前記パイプ内に
   圧縮空気を供給する圧縮空気源と、 二行程ガソリンエンジンの排気行程末期に前記
   パイプの開口部が穴座の排気口側通路と連通し、
   かつ圧縮行程末期に前記パイプの開口部が穴座の
   クランクシヤフト箱側通路と連通するように前記
   パイプの回転をクランク軸の回転と連動させて調
   整する回転手段とが取り付けられてなることを特
   徴とする二行程ガソリンエンジンの回転パイプバ
   ルブ構造。