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JPH0768899B2 - 2サイクルデイ−ゼルエンジン - Google Patents
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JPH0768899B2 - 2サイクルデイ−ゼルエンジン - Google Patents

2サイクルデイ−ゼルエンジン

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JPH0768899B2
JPH0768899B2 JP22208186A JP22208186A JPH0768899B2 JP H0768899 B2 JPH0768899 B2 JP H0768899B2 JP 22208186 A JP22208186 A JP 22208186A JP 22208186 A JP22208186 A JP 22208186A JP H0768899 B2 JPH0768899 B2 JP H0768899B2
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JP
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exhaust hole
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達之 桝田
実 鈴木
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Yamaha Motor Co Ltd
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はクランク室圧縮式の2サイクルディーゼルエン
ジンに関するものである。
〔従来の技術〕
内燃機関の燃焼室としては、副燃焼室付のものや特にこ
の副燃焼室を渦流燃焼室式としたものがある。副燃焼室
付の燃焼室は、噴射時の燃料油粒の運動によって、燃料
油粒と空気との接触を図るだけでなく、合わせてシリン
ダ内の空気を流動させることによって、空気と燃料油粒
との接触を活発にすることができる。そのため、短時間
内に燃焼を完了させ回転速度が高められる利点がある。
また、渦流燃焼室式の副燃焼室の場合は、圧縮行程中に
渦流燃焼室内に空気渦流を起こさせるもので、その中に
燃料を噴射することによって、空気と燃焼油粒との接触
を活発にすることができるため、円滑な燃焼が得られる
利点がある。そして、この渦流燃焼室式の副燃焼室を小
型のディーゼルエンジンに備える場合、シリンダヘッド
のシリンダ縁部の上方に対向した部位に設けるのが一般
的である。これは、シリンダ上方に配設された吸・排気
弁と渦流燃焼室との干渉を避けるためである。
〔発明が解決しようとする課題〕
2サイクルディーゼルエンジンにおいて前記副燃焼室付
の燃焼室を備えると、4サイクルディーゼルエンジンの
ように各行程が独立してないために、副燃焼室内の掃気
が困難になる不具合があり、出力が向上できない原因と
なっていた。すなわち、4サイクルディーゼルエンジン
では、吸気行程において、シリンダ内の負圧によって副
燃焼室から燃焼ガスが吸出されて掃気が行われるが、2
サイクルディーゼルエンジンでは、シリンダ内の圧力が
負圧となることがないために、上述したような掃気作用
がないからである。
また、保温性の向上が図れないという不具合もあった。
これは、副燃焼室がシリンダヘッドの側部付近に配設さ
れるために、副燃焼室の外側の壁面がシリンダヘッドの
外表面に近くなり、外部空気によって冷却されやすいた
めと考えられる。このため、低速回転や始動直後の冷時
運転において燃焼が不安定で円滑な運転が得にくくなっ
ている。渦流燃焼室式の副燃焼室の場合も同じ問題があ
る。
これを解決するために、渦流燃焼室を吸・排気弁間に設
けることも考えられるが、副燃焼室、特に渦流燃料室は
容積が大きく、吸・排気面積を小さくする必要が生じる
ため、著しい出力の低下を招くおそれがあり実際的でな
い。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、副燃焼
室の掃気効率が高められる2サイクルディーゼルエンジ
ンおよび副燃焼室の保温性がよくなる2サイクルディー
ゼルエンジンを提供するものである。
本発明に係る2サイクルディーゼルエンジンは、シリン
ダの周面に、クランク室に連通された掃気孔および排気
通路に連通された排気孔を開口させ、このシリンダの上
方を閉塞するシリンダヘッドの中央部に、連絡通路を介
して主燃焼室に連通された副燃焼室を設けてなり、前記
掃気孔の開口を、シリンダ周面における少なくとも主燃
焼室を挟んで前記排気孔と対向する位置に配設する共
に、前記連絡通路を、その中心線が前記排気孔と対向す
る掃気孔を略指向するように傾斜させ、かつこの連絡通
路の燃焼室側開口位置をシリンダヘッドの中央部とした
ものである。
本発明の別の発明に係る2サイクルディーゼルエンジン
は、シリンダの周面に、クランク室に連通された掃気孔
および排気通路に連通された排気孔を開口させ、このシ
リンダの上方を閉塞するシリンダヘッドの中央部に、連
絡通路を介して主燃焼室に連通された渦流燃焼室を設け
てなり、前記掃気孔の開口を、シリンダ周面における少
なくとも主燃焼室を挟んで前記排気孔と対向する位置に
配設すると共に、前記連絡通路を、その中心線が前記排
気孔と対向する掃気孔を略指向するように傾斜させ、か
つこの連絡通路の燃焼室側開口位置をシリンダヘッドの
中央部としたものである。
〔作用〕
本発明においては、排気孔と対向する掃気孔から主燃焼
室へ流入する掃気流が連絡通路を介して副燃焼室内に円
滑に流入すると考えられる。
さらに、副燃焼室がシリンダヘッドの外表面から離れる
ために、外部空気によって冷却されにくくなる。
本発明の別の発明においては、掃気流により渦流燃焼室
内に渦流が生じ、燃焼ガスが効率よく追い出される。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図により詳細に説明する。第
1図は本発明に係る2サイクルディーゼルエンジンを示
す断面図で、同図において符号1で示すものはクランク
室圧縮式の2サイクルディーゼルエンジンを示す。この
エンジン1はクランク軸2を回転自在に軸承すると共に
クランク室を形成しているクランクケース3と、このク
ランクケース3の上方に配設されピストン4を収容した
シリンダ本体5と、このシリンダ本体5で形成されたシ
リンダ6の上方を覆って主燃焼室7を形成するシリンダ
ヘッド8などから構成されている。9は前記クランク軸
2とピストン4とを連結する連接棒、10はピストン4の
環状溝に嵌着されたピストンリングである。
前記シリンダ本体5は、アルミ合金製で外周面に冷却フ
ィン11が一体に形成されたシリンダケーシング5aと、こ
のシリンダケーシング5aに鋳込まれた円筒状のシリンダ
ライナ5bとからなり、このライナ5bによってピストン4
を摺動自在に保持するシリンダ6が形成されている。
前記シリンダヘッド8はアルミ合金製で外周面に冷却フ
ィン11が一体に形成され、スタッドボルト12でシリンダ
本体5に固定されている。
15は副燃焼室の一形態である渦流燃焼室で、シリンダヘ
ッド8に固定された鋳鋼製の渦流燃焼室形成部材16と鋳
鉄やセラミック等からなるホットプラグ17によって、シ
リンダヘッド8の中央部に形成されている。18は渦流燃
焼室15の周縁部と前記主燃焼室7とを連通する連絡通路
である。19は先端部を渦流燃焼室15に臨ませるようにシ
リンダヘッド8に装着された燃焼噴射弁であり、噴射管
で図示しない燃料噴射ポンプに接続されている。
前記シリンダ6の周面には、一個の排気孔21と、排気孔
22,23とが開口されている。掃気孔22は、シリンダ6の
周面における排気孔21の両側となる部位であって、片側
に2箇所ずつ計4箇所に開口されている。また、掃気孔
23は、シリンダ6の周面における主燃焼室7を挟んで前
記排気孔21と対向する位置に開口されている。
前記排気孔21の上縁の高さや、主燃焼室7の容積および
渦流燃焼室15の容積は、容易な始動および低負荷運転域
おいて安定した燃焼を可能とする最低限の圧縮圧(18kg
/cm2程度)が得られる圧縮比となるように設定されてい
る。換言すれば、一般的なディーゼルエンジンに比較し
て低い圧縮比とされている。また、渦流燃焼室15の全燃
焼室に対する容積の割合は85〜90%、主燃焼室7の全燃
焼室に対する容積の割合は10〜15%とされている。
前記排気孔21は、排気孔21から斜め下方へ向かって延び
る排気通路24に連通されている。一方、前記4個の掃気
孔22は掃気通路でクランク室に連通されると共に、排気
孔21の反対側のシリンダ周面に向けて開口されている。
詳述すれば、斜め下方からシリンダ6内に流入する新気
を、シリンダライナ5bの内面に衝突させて反転させシリ
ンダヘッド8の下面に沿ってループ状に流し燃焼ガスを
排気孔21から追い出すように掃気孔22は開口されてい
る。また、前記掃気孔23は、吸気孔25から斜め上方へ向
かって延びる吸気通路26に連通されている。27は吸気通
路26の途中に設けられたリード弁で、ピストン4の下側
が負圧のときに吸気通路26を開いて空気をクランク室に
供給するものである。
前記連絡通路18は、中心線(第1図中に一点鎖線Cで示
す)が排気孔21と反対側のシリンダ周面に向って指向す
るように傾斜されている。すなわち、連絡通路18は、掃
気孔22から流入した空気がシリンダライナ5bの内面に衝
突して反転する方向と略等しい方向に指向している。こ
のため、連絡通路18はその中心線が排気孔21と対向する
掃気孔23を略指向するように傾斜することになる。
さらに、連絡通路18の主燃焼室7側開口部の開口18aの
位置は、シリンダヘッド8下面の中央部とされている。
詳述すれば、第2図に示すように、排気孔21と反対側の
シリンダライナ5bの内面から前記開口18aの中心までの
距離Lが、シリンダライナ5bの内径Dの1/4〜3/4の範囲
内(1/4・D≦L≦3/4・D)とされている。
このように構成された2サイクルディーゼルエンジンに
おいては、圧縮行程においてピストン4が上昇すると、
シリンダ6内の新気が圧縮されて渦流燃焼室15に流入
し、強い空気旋回運動が発生する。そして、この空気中
の燃料噴射弁19で燃料が噴射されるので、先ず渦流燃料
室15内でできるだけ十分な混合および燃焼が行われ、次
いで連絡通路18を通って未燃焼の燃料および高温の既燃
焼ガスがシリンダ6内に噴き出す。シリンダ6内は新気
が圧縮されると共に温度が上昇しているため、これによ
って主燃焼室7で円滑な燃焼が行われる。なお、ピスト
ン4が上昇するとクランク室内が負圧になる関係から、
リード弁27から新気が吸気通路26および吸気孔25を介し
てクランク室内に吸い込まれる。
ここで、副燃焼室の一形態である渦流燃焼室15は周囲を
シリンダヘッド8によって覆われ、シリンダヘッド8の
外表面から平均的に離されているので、従来のように副
燃焼室の外側の壁面が局部的に冷却される場合に比較し
て、渦流燃焼室15の壁面が外部空気によって冷却されに
くくなっている。そのため、渦流燃焼室15の保温性がよ
くなり、安定した燃焼が得られている。
実験によれば、エンジン出力が向上すると共に、始動性
がよくなり、ノック音が小さくなるだけでなく、渦流燃
焼室15の熱がシリンダヘッド全体に平均的に伝わるの
で、シリンダヘッド8の熱バランスがよくなり、シリン
ダヘッド8の熱変形が抑えられることがわかった。ま
た、従来、シリンダヘッドの熱変形を考慮して変えてい
たスタッドボルト12の締付けトルクを一様にしてもよい
こともわかった。
膨張行程においてピストン4が上死点位置から下降する
と、ピストン4によってクランク室内が圧縮される。こ
のときには、クランク室に連通している吸気通路26も内
圧が高められる。そして、下降するピストン4によって
吸気孔25が閉塞された後、排気孔21が開かれる。このと
きには、吸気通路26内には圧力空気が密封されることに
なる。排気孔21が開かれると燃焼ガスは排気孔21から吹
出し始める。このように排気孔21が開かれた後、掃気孔
22,23が開かれる。
掃気孔22が開かれると、クランク室内で圧縮された新気
が激しくシリンダ6内に流入する。また、掃気孔23が開
かれると、吸気通路26に密閉されていた圧力空気がシリ
ンダ6内に流入する。シリンダ6内に流入した新気は図
中矢印で示すように、シリンダライナ5bの内面に向って
流れ、この内面に衝突して反転し、シリンダヘッド8の
下面に沿ってループ状に流れて燃焼ガスを排気孔21から
排出させる。このとき、上述したシリンダライナ5bの内
面に衝突して反転した掃気流のうち、シリンダ6の中央
部を流れる強い掃気流と、掃気孔23からシリンダ6内に
流入した掃気流とが渦流燃焼室15内に円滑に流入すると
考えられる。すなわち、連絡通路18が、排気孔21と対向
する掃気孔23を略指向するように傾斜されているため、
前記反転した掃気流および掃気孔23からシリンダ6内に
流入した掃気流の流れ方向と、連絡通路18の延設方向と
が略等しくなるために、連絡通路18の壁面で掃気流が案
内されると考えられるからである。
したがって、流入した掃気流によって、渦流燃焼室15の
燃焼ガスを勢いよく追い出すことができるから、渦流燃
焼室15内の掃気効率が高められる。
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、シリンダの周面
に、クランク室に連通された掃気孔および排気通路に連
通された排気孔を開口させ、このシリンダの上方を閉塞
するシリンダヘッドの中央部に、連絡通路を介して主燃
焼室に連通された副燃焼室を設けてなり、前記掃気孔の
開口を、シリンダ周面における少なくとも主燃焼室を挟
んで前記排気孔と対向する位置に配設すると共に、前記
連絡通路を、その中心線が前記排気孔と対向する掃気孔
を略指向するように傾斜させ、かつこの連絡通路の燃焼
室側開口位置をシリンダヘッドの中央部としたため、排
気孔と対向する掃気孔から主燃焼室へ流入する掃気流が
連絡通路を介して副燃焼室内に円滑に流入すると考えら
れる。
したがって、副燃焼室に流入した掃気流によって、副燃
焼室内の燃焼ガスを追い出すことができるから、副燃焼
室の掃気効率が高められ、かつ副燃焼室の保温性も高ま
るので、出力の向上が期待できる。
また、本発明の別の発明によれば、シリンダの周面に、
クランク室に連通された掃気孔および排気通路に連通さ
れた排気孔を開口させ、このシリンダの上方を閉塞する
シリンダヘッドの中央部に、連絡通路を介して主燃焼室
に連通された渦流燃焼室を設けてなり、前記掃気孔の開
口を、シリンダ周面における少なくとも主燃焼室を挟ん
で前記排気孔と対向する位置に配設すると共に、前記連
絡通路を、その中心線が前記排気孔と対向する掃気孔を
略指向するように傾斜させ、かつこの連絡通路の燃焼室
側開口位置をシリンダヘッドの中央部としたため、渦流
燃焼室内の燃焼ガスが掃気流によって追い出されると共
に、渦流燃焼室をシリンダヘッドの外表面から離すこと
ができる。
したがって、渦流燃焼室の掃気効率が高められることに
加えて、渦流燃焼室が外部空気により冷却されにくくな
って渦流燃焼室の保温性を高めることができる。このた
め、出力の向上を図ることができる共に、渦燃焼室壁へ
の熱損失を少なくでき熱効率を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る2サイクルディーゼルエンジンを
示す断面図、第2図は第1図のII−II線断面図である。 5……シリンダ本体、8……シリンダヘッド、15……渦
流燃焼室、18……連絡通路、21……排気孔、22……掃気
孔、23……掃気孔、24……排気通路。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−65118(JP,A) 特開 昭62−261616(JP,A) 特開 昭51−130709(JP,A) 特公 昭35−4554(JP,B1) 特許114516(JP,C1) 特許116904(JP,C2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダの周面に、クランク室に連通され
    た掃気孔および排気通路に連通された排気孔を開口さ
    せ、このシリンダの上方を閉塞するシリンダヘッドの中
    央部に、連絡通路を介して主燃焼室に連通された副燃焼
    室を設けてなり、前記掃気孔の開口を、シリンダ周面に
    おける少なくとも主燃焼室を挟んで前記排気孔と対向す
    る位置に配設すると共に、前記連絡通路を、その中心線
    が前記排気孔と対向する掃気孔を略指向するように傾斜
    させ、かつこの連絡通路の燃焼室側開口位置をシリンダ
    ヘッドの中央部としたことを特徴とする2サイクルディ
    ーゼルエンジン。
  2. 【請求項2】シリンダの周面に、クランク室に連通され
    た掃気孔および排気通路に連通された排気孔を開口さ
    せ、このシリンダの上方を閉塞するシリンダヘッドの中
    央部に、連絡通路を介して主燃焼室に連通された渦流燃
    焼室を設けてなり、前記掃気孔の開口を、シリンダ周面
    における少なくとも主燃焼室を挟んで前記排気孔と対向
    する位置に配設すると共に、前記連絡通路を、その中心
    線が前記排気孔と対向する掃気孔を略指向するように傾
    斜させ、かつこの連絡通路の燃焼室側開口位置をシリン
    ダヘッドの中央部としたことを特徴とする2サイクルデ
    ィーゼルエンジン。
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