JP2000179346A - ２サイクルエンジン - Google Patents

２サイクルエンジン

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JP2000179346A
JP2000179346A JP10356115A JP35611598A JP2000179346A JP 2000179346 A JP2000179346 A JP 2000179346A JP 10356115 A JP10356115 A JP 10356115A JP 35611598 A JP35611598 A JP 35611598A JP 2000179346 A JP2000179346 A JP 2000179346A
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scavenging passage
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茂敏 石田
Naoki Tsuruoka
直記 鶴岡
Yasuhiro Sensui
康宏 泉水
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/14—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダ内に供給される掃気ガスが未燃焼ガ
スのまま排出されることを防止し、燃焼効率を向上でき
る２サイクルエンジンを提供する。 【解決手段】 シリンダ３内に掃気ガスを供給するため
の掃気通路として、シリンダ側掃気通路１１とクランク
ケース側掃気通路１０とを有し、シリンダ側掃気通路１
１を、掃気ポート７の開口面積と略同じ大きさの内径を
有するようにシリンダ３側壁内に設けられた通路により
構成し、クランクケース側掃気通路１０を、クランクケ
ース２の上端内周面とピストン４外周面との間に設けら
れた隙間１２と、この隙間１２の上端と前記シリンダ側
掃気通路１１の下端との間に設けられた連通部１３とに
より構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２サイクルエンジ
ン、詳細には、掃気通路を改良した反転掃気式２サイク
ルエンジンの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より知られるこの種の反転掃気式２
サイクルエンジンとしては、図１２に示すエンジン１の
ように、シリンダ３の側壁内にクランク室５の上部から
延びる掃気通路６を形成すると共に、この掃気通路６を
シリンダ３内の掃気ポート７と連通させ、吸気ポートか
らクランク室５内に供給された混合気をピストン４の下
降により掃気通路６を経由して掃気ポート７からシリン
ダ３内へ供給するようにした構造が例えば、特公昭６０
−４８６０９号などにより知られている。
【０００３】また、実開昭５７−１３２１７号に開示さ
れる２サイクルエンジンの場合は、クランク室の底部か
らクランクケースの側壁内を通ってクランクケースの上
端面に到る通路を形成し、この通路をシリンダ側掃気通
路に連通させることにより、クランク室内の混合気をシ
リンダ内に供給するものである。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】しかしながら、図１２に示し
たエンジンの場合、クランク室の上部からシリンダ３に
略垂直に形成した掃気通路６の内径（水平方向の断面
積）が、掃気ポート７の開口面積と略同じ大きさである
ことから、クランク室５から押し出された混合気が急激
に掃気ポート７からシリンダ３内へ流入するので、この
掃気ガスの一部が未燃焼ガスとして排気ガスと共に排気
ポート９から大気中に放出されてしまうことになり、そ
の量はシリンダ３内に流入した掃気ガスの３０％余りに
も達することから、自然環境の保護の面から課題とされ
ていた。
【０００５】また、実開昭５７−１３２１７号のエンジ
ンでは、エンジンの回転速度が上がると、掃気通路が共
振して掃気ガスの供給にムラが生じたり掃気通路内が負
圧状態になって掃気ガスがシリンダに供給されなくなる
という不都合があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
従来における２サイクルエンジンの課題に鑑み、掃気ガ
スが未燃焼ガスのまま排出される現象を抑制すると共
に、燃焼効率を向上することにより、省資源及び自然環
境に適合したエンジンの提供を目的とするものである。
【０００７】請求項１の発明は、そのための具体的手段
として、シリンダ内に掃気ガスを供給するための掃気通
路として、シリンダ側掃気通路とクランクケース側掃気
通路とを有する２サイクルエンジンにおいて、シリンダ
側掃気通路が、掃気ポートの開口面積と略同じ大きさの
内径を有するようにシリンダ側壁内に設けられた通路か
らなっており、クランクケース側掃気通路が、クランク
ケースの上端内周面とピストン外周面との間に設けられ
た隙間と、この隙間の上端と前記シリンダ側掃気通路の
下端との間に設けられた連通部とからなっていることを
特徴とするものである。
【０００８】請求項２の発明は、クランクケースの上端
内周面とピストン外周面との間に設けられ隙間が、クラ
ンクケースの上端内周面の内径をピストンの外径に対し
て２〜４％大きくしたものからなっていることを特徴と
する。
【０００９】請求項３の発明は、クランクケースの上端
内周面とピストン外周面との間に隙間を設けたクランク
ケース側掃気通路とは別に、クランクケース内の混合気
をクランクケースの側壁内に設けた通路を通して、クラ
ンクケースの上端とシリンダ下端との接合部に設けられ
た水平掃気通路から前記シリンダ側掃気通路に供給する
補助掃気通路を備えていることを特徴とする。
【００１０】請求項４の発明は、クランクケースの上端
内周面とピストン外周面との間に隙間を設けたクランク
ケース側掃気通路とは別に、混合気をピストン外周面に
貫通した孔と、ピストンが下死点にある時に前記孔と連
通するようにシリンダ内周面からシリンダ側壁内に設け
た通路とを通して、クランクケース上端とシリンダ下端
との接合部に設けられた水平掃気通路から前記シリンダ
側掃気通路に供給する補助掃気通路を備えていることを
特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に係る２サイクルエンジン
の構成を、図１乃至図４に示す第１の実施例について説
明すると、このエンジン１は、クランクケース２の上端
内周面をピストン４の外径よりも若干大きくして、クラ
ンクケース２とピストン４との間に隙間１２を形成する
と共に、シリンダ３の排出ポート９の両側に対応するク
ランクケース２の上端部を夫々切欠いて連通部１３を設
けたクランクケース側掃気通路１０を有している。
【００１２】一方、シリンダ３は、図４に示すように、
排出ポート９の反対側に吸気ポート８を有すると共に、
このシリンダ３の左右両側の側壁内に、この側壁内に穿
設された穴からなる前記クランクケース側掃気通路１０
の連通部１３と通ずる一対のシリンダ側掃気通路１１が
設けられている。
【００１３】前記シリンダ側掃気通路１１は、上端にシ
リンダ３内へ開口する掃気ポート７を有しているが、前
記通路１１は長さ方向に沿った内部中央部分に仕切り壁
３０を設けることで、排気ポート９から離れた側の通路
１１ａと排気ポート９に近い側の通路１１ｂとに仕切ら
れていると共に、夫々の通路上端の掃気ポート７も前記
仕切り壁３０の上端により仕切られて排気ポート９から
離れた側の掃気ポート７ａと排気ポート９に近い側の掃
気ポート７ｂとに分けられている。
【００１４】なお、仕切り壁３０により仕切られた通路
１１ａ及び通路１１ｂからなる前記シリンダ側掃気通路
１１の内径（水平方向の断面積）は、仕切り壁３０によ
り仕切られた掃気ポート７ａ及び７ｂの開口面積と略同
じ大きさに設定されており、吸気ポート８からクランク
室５内に供給された混合気が、前記クランクケース側掃
気通路１０からこれらのシリンダ側掃気通路１１ａ及び
１１ｂを通って、掃気ポート７ａ，７ｂからシリンダ３
内に送られるようになっている。
【００１５】前記クランクケース側掃気通路１０を形成
するクランクケース２の上端内周面とピストン４の外周
面との間の隙間１２は、ピストン４がクランクケース２
側に下降して下死点付近にある時に、クランクケース２
の内周面とピストン４の外周面との間に形成されるもの
であり、クランクケース２の上端内周面の内径をピスト
ンの外径に対して２〜４％大きくしたもの、具体的に
は、ピストン４の外径が４０ｍｍの場合、約０．５ｍｍ
程度の隙間１２が形成される。
【００１６】また、前記シリンダ側掃気通路１１の下端
に対応するクランクケース２の上端に形成した連通部１
３は、クランクケース２の上端面を０．５〜１ｍｍ程度
の深さに切欠いたものであって、クランク室５の混合気
が隙間１２から連通部１３を通ってシリンダ側掃気通路
１１ａ，１１ｂに流入するようになっている。
【００１７】なお、連通部１３を設ける手段としては、
図２ａのように、前記クランクケース２の上端面を切欠
く方法以外に、図２ｂに示すように、クランクケース２
とシリンダ３の合わせ面に厚さ０．５ｍｍ程度のパッキ
ング２０を介装し、このパッキング２０における内周部
の前記クランクケース側掃気通路１０に通ずる一部を部
分的に切欠くことで連通部１３を形成してもよい。さら
に、パッキング２０がクランクケース２の上端面に埋め
込まれる場合には、パッキング２０の一部を切欠くと共
に、クランクケース２の上端面を切欠くことで前記連通
部１３を設けるようにしてもよい。
【００１８】図５及び図６は、本発明の第２の実施例で
あり、この場合は、クランクケース側掃気通路１０とは
別に、クランク室５の所定箇所からクランクケース２の
側壁内に通路１４を形成し、この通路１４を上方の水平
掃気通路１５を介して前記シリンダ側掃気通路１１に連
通させた補助掃気通路１６を設けることにより、この補
助掃気通路１６と前記クランクケース側掃気通路１０と
により２系統の掃気通路が形成されている。
【００１９】さらに、図７乃至図１０は補助掃気通路を
併用する第３の実施例であり、この場合は、前記クラン
クケース側掃気通路１０とは別に、ピストン４の外周面
の所定箇所、例えば、シリンダ３の排気ポート９に近い
部分にピストン４の内側へ貫通する孔１７を開設すると
共に、図７に示すように、シリンダ３の排気ポート９に
近い部分の側壁内に、ピストン４が下降して下死点付近
に達した時に、前記孔１７に対応するシリンダ３内周面
から側壁内を通ってシリンダ３の下端面に通ずる通路１
８を設け、さらにこの通路１８の下端をクランクケース
２上端とシリンダ下端との接合部分に形成した水平掃気
通路１５に接続することで、シリンダ側掃気通路１１に
連通する補助掃気通路１９を形成し、この補助掃気通路
１９と前記クランクケース側掃気通路１０とにより２系
統の掃気通路が形成されるようになっている。
【００２０】第１の実施例のエンジンでは、ピストン４
が上昇してシリンダ３内の上死点付近に達した時に、シ
リンダ３の下部に開口されている吸気ポート８から混合
気がクランク室５内に供給される。
【００２１】ピストン４が上死点に達して、シリンダ３
内で圧縮された混合気が爆発燃焼し、ピストン４がクラ
ンクケース２側へ下降すると、クランク室５内が圧縮さ
れて、該クランク室５内の混合気がクランクケース側掃
気通路１０を形成するピストン４との間の隙間１２と連
通部１３とを通してシリンダ側掃気通路１１へ供給され
る。
【００２２】第２の実施例のエンジンでは、ピストン４
の下降によりクランク室５内が圧縮されて、該クランク
室５内の混合気が、隙間１２と連通部１３とからなるク
ランクケース側掃気通路１０よりシリンダ側掃気通路１
１へ供給される時、この混合気の供給ルートとは別に、
クランク室５内の混合気が、クランクケース２の側壁内
通路１４から上方の水平掃気通路１５へ通ずるようにし
た補助掃気通路１６を介してシリンダ側掃気通路１１に
供給されることになり、混合気が２つの掃気通路１０，
１６を介して効率よくシリンダ側掃気通路１１へ供給さ
れる。
【００２３】第３の実施例のエンジンでは、同様にピス
トン４の下降によりクランク室５内が圧縮されて、該ク
ランク室５内の混合気が、隙間１２と連通部１３とから
なるクランクケース側掃気通路１０からシリンダ側掃気
通路１１へ供給される時、この混合気の供給ルートとは
別に、ピストン４の孔１７とシリンダ３側壁内に設けた
通路１８とが連通して、この通路１８から下方の水平掃
気通路１５へ通ずるようにした補助掃気通路１９が開口
するので、クランク室５内の混合気が、ピストン４の内
側から孔１７を経由して補助掃気通路１９を通り、シリ
ンダ側掃気通路１１へ供給されることになり、混合気が
２つの掃気通路１０，１９を介して効率よくシリンダ側
掃気通路１１へ供給される。
【００２４】
【発明の効果】第１の実施例のエンジンでは、ピストン
４がクランクケース２側へ下降すると、クランク室５内
の混合気がクランクケース側掃気通路１０を形成するピ
ストン４との間の隙間１２と連通部１３とを通してシリ
ンダ側掃気通路１１へ供給されるが、このクランクケー
ス側掃気通路１０は、狭い隙間１２と連通部１３とによ
り形成されているので、混合気はシリンダ側掃気通路１
１からシリンダ３内へ急激に流入することを抑制される
ことになる。
【００２５】図１２に示すように、従来のエンジンで
は、掃気通路６のクランクケース側開口部及び掃気ポー
ト７の開口面積と掃気通路６の内径とが略同じ大きさか
らなっていることから、ピストン４が下降してシリンダ
３内を掃気する時間帯において、シリンダ３内に掃気ガ
スが急激に流入し、このシリンダ３内に流入した掃気ガ
スの約３０％程度が排気ガスと共に未燃焼ガスとして排
出されてしまうことになる。
【００２６】このような問題に対し、本発明のエンジン
では、前記のようにクランク室５内の混合気が狭い隙間
１２と連通部１３とにより形成されたクランクケース側
掃気通路１０を通ってシリンダ側掃気通路１１へ流入す
ることで、図１１に示すように、混合気がシリンダ３内
へ急激に流入することを抑制して徐々に供給され、混合
気の供給が掃気時間帯の後半まで低下することなく持続
される。その結果、混合気の供給がスムーズに行えるだ
けでなく、排気ガスの混入を抑えて、排気ガスと共に排
出される未燃焼ガスの量を従来の重に比較して半分以下
に低下させることができる。
【００２７】なお、混合気が隙間１２と連通部１３を通
してシリンダ３内へ供給されることで混合気の量が規制
され、従来のエンジンに較べて、シリンダ３内への混合
気の流入量が若干減少するので、高速回転時のエンジン
出力は多少低下することにはなるが、作業機を運転する
のに必要な常用回転速度では、特に問題となるような出
力の低下はみられず、作業機としての性能に影響を与え
ることはない。
【００２８】また、クランクケース側掃気通路１０の隙
間１２はクランクケース２の上端内周面とピストン４の
外周面との間に形成され、混合気がピストン４の外周面
に沿って集中して通過するので、この混合気によりピス
トン４に冷却効果をもたらすことができ、高負荷の運転
条件下においてピストン４が加熱した際に、特に有効な
冷却効果を与えることができる。
【００２９】さらに、混合気は、ピストン４の外周面に
沿って通過することで熱交換され、ピストン４から受け
た熱で混合気中に含まれる液体部分の気化が促進される
ので燃焼効率を高めることができる。
【００３０】第２の実施例のエンジンでは、ピストン４
の下降により、クランク室５内の混合気をクランクケー
ス側掃気通路１０からシリンダ側掃気通路１１を通して
シリンダ３内へ供給するのと同時に、クランクケース２
の側壁内を通る補助掃気通路１６からシリンダ側掃気通
路１１を通してシリンダ３内へ供給することができ、シ
リンダ３内に十分な量の掃気ガスを供給して、エンジン
の出力低下を防ぐことができる。
【００３１】また、このエンジンでは、クランクケース
側掃気通路１０と補助掃気通路１６の２系統の掃気通路
を備えるので、従来のような、この補助掃気通路１６に
相当する掃気通路だけをもつエンジンのように、エンジ
ン１の高速回転の際に補助掃気通路１６に共振や負圧状
態が発生することを防止でき、シリンダ３内への掃気ガ
スの供給ムラや供給不能などによる不都合を回避するこ
とができる。
【００３２】さらに、このエンジンでは、補助掃気通路
１６の水平掃気通路１５を通して混合気をシリンダ側掃
気通路１１の底部に水平に流入させることで、質量の大
きい燃料粒子を含む濃い混合気を、水平方向の運動エネ
ルギーによりシリンダ側掃気通路１１の底部内奥部分、
つまり仕切り壁３０により仕切られた排気ポート９から
離れた側の通路１１ａの下端部分にまで飛ばして、排気
ポート９より離れた側の掃気ポート７ａからシリンダ３
内へ放出することができるため、クランクケース側掃気
通路１０と、この補助掃気通路１６を併せ持つことで、
濃度の高い混合気をシリンダ３内へ供給して燃焼効率を
高めることができる。
【００３３】なお、図２ａ，図６では、クランクケース
側掃気通路１０の連通部１３の幅を、通路１１ａ，１１
ｂからなるシリンダ掃気通路１１の幅と略同じ大きさに
設定したが、この連通部１３の幅を、例えば、図９に示
したような、シリンダ側掃気通路１１のうちの排気ポー
ト９から離れた側の通路１１ａにのみ連通するような小
さい幅に設定した場合には、シリンダ側掃気通路１１の
底部に流入する質量の大きい燃料粒子を含む濃い混合気
を、通路１１ａを通して排気ポート９より離れた側の掃
気ポート７ａからシリンダ３内へ放出すると共に、排気
ポート９に近い側の通路１１ｂからは比較的薄い混合気
を送って、通路１１ａと１１ｂとでは混合気の濃薄の差
を大きくすることができ、排気ポート９に近い側の通路
１１ｂから濃い混合気を供給しないことにより、未燃焼
ガスが排気ポート９から排出することを的確に防止でき
る。
【００３４】第３の実施例のエンジンでは、ピストン４
の下降により、クランク室５内の混合気をクランクケー
ス側掃気通路１０からシリンダ側掃気通路１１を通して
シリンダ３内へ供給するのと同時に、ピストン４の孔１
７とシリンダ３側壁内を通る補助掃気通路１９からシリ
ンダ側掃気通路１１を通してシリンダ３内へ供給するの
で、前述の第２の実施例の場合と同様な効果がえられる
外に、クランクケース２内の混合気が、温度の高いピス
トン４の内側から孔１７を介して同様に温度の高いシリ
ンダ３の側壁内に設けられた補助掃気通路１９内へ送ら
れることで、混合気の気化が促進され、燃焼効率を高め
て、有害な排気成分を低減することができる。
【００３５】しかも、このエンジンでは、クランクケー
ス２側からピストン４の内側に常に新たな混合気が流れ
るので、ピストン４の冷却効果を高めることができ、特
にコネクティングロッドの端部やシリンダ３の排気ポー
ト９側が冷却されることで、焼付きや出力低下などのト
ラブルを回避でき耐久性の向上を図れる。
【００３６】また、このエンジンでは、ピストン４に開
設する孔１７及びシリンダ３の側壁内に設けた通路１８
の開口位置、大きさ、形状等を適宜設定することで、掃
気ポート７が開口する時や開口している時間を可変し、
掃気ガスの量やタイミングを調整することができる。
【００３７】例えば、ピストン４の孔１７とシリンダ３
の通路１８とが連通して、掃気ポート７が開口している
時間を短く設定した場合には、ピストン４が下降して孔
１７と通路１８が連通する時までは、クランク室５内の
圧力が上がっても補助掃気通路１９からシリンダ側掃気
通路１１に混合気が流れないことから、掃気ポート７か
らシリンダ３内へ供給される掃気ガスの勢いは弱いが、
ピストン４が下降して孔１７と通路１８とが一致して補
助掃気通路１９が導通した時点では、掃気ガスの供給量
がいっきに増大するので、シリンダ３内の掃気作用を効
率よく行えると共に、掃気ガスが未燃焼ガスとして排気
ポート９から放出されることを適切に防止できる。
【００３８】また、この第３の実施例の場合には、ピス
トン４の孔１７と通路１８とからなる補助掃気通路１９
の長さを、第２の実施例の補助掃気通路１６よりも短く
することができ、しかもピストン４の孔１７と通路１８
とが連通するタイミングを適切に調整することで、掃気
工程の中間で補助掃気通路１９から混合気を集中的に供
給でき、シリンダ３内のガス交換を効率的に行え、出力
の向上を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２サイクルエンジンの第１の実施
例の構成を示す縦断面図。
【図２】ａは図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図を示
し、ｂはこの断面部分の表面にパッキングを介装した場
合の平面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線における断面図。
【図５】本発明に係る２サイクルエンジンの第２の実施
例の構成を示す縦断面図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図。
【図７】本発明に係る２サイクルエンジンの第３の実施
例の構成を示す縦断面図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線における断面図。
【図１０】ピストンの斜視図。
【図１１】本発明のエンジンと従来型エンジンとの、シ
リンダ内へ供給される混合気の流量と時間の関係を比較
したグラフ図。
【図１２】従来のエンジンの構成を示す断面図。
【符号の説明】
１：エンジン ２：クランクケース ３：シリンダ ４：ピストン ５：クランク室 ６：掃気通路 ７：掃気ポート ８：吸気ポート ９：排気ポート １０：クランクケース側掃気通路 １１：シリンダ側掃気通路 １２：隙間 １３：連通部 １４：通路 １５：水平掃気通路 １６：補助掃気通路 １７：孔 １８：通路 １９：補助掃気通路 ２０：バッキング ３０：仕切り壁
フロントページの続き (72)発明者 泉水 康宏 千葉県長生郡白子町南日当2373 タナカ工 業株式会社白子工場内 Ｆターム(参考） 3G024 AA45 CA19 DA13 DA16 FA00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダ内に掃気ガスを供給するための
    掃気通路として、シリンダ側掃気通路とクランクケース
    側掃気通路とを有する２サイクルエンジンにおいて、シ
    リンダ側掃気通路が、掃気ポートの開口面積と略同じ大
    きさの内径を有するようにシリンダ側壁内に設けられた
    通路からなっており、クランクケース側掃気通路が、ク
    ランクケースの上端内周面とピストン外周面との間に設
    けられた隙間と、この隙間の上端と前記シリンダ側掃気
    通路の下端との間に設けられた連通部とからなっている
    ２サイクルエンジン。
  2. 【請求項２】 クランクケースの上端内周面とピストン
    外周面との間に設けられ隙間が、クランクケースの上端
    内周面の内径をピストンの外径に対して２〜４％大きく
    したものからなっている請求項１の２サイクルエンジ
    ン。
  3. 【請求項３】 クランクケースの上端内周面とピストン
    外周面との間に隙間を設けたクランクケース側掃気通路
    とは別に、クランクケース内の混合気をクランクケース
    の側壁内に設けた通路を通して、クランクケースの上端
    とシリンダ下端との接合部に設けられた水平掃気通路か
    ら前記シリンダ側掃気通路に供給する補助掃気通路を備
    えている請求項１の２サイクルエンジン。
  4. 【請求項４】 クランクケースの上端内周面とピストン
    外周面との間に隙間を設けたクランクケース側掃気通路
    とは別に、混合気をピストン外周面に貫通した孔と、ピ
    ストンが下死点にある時に前記孔と連通するようにシリ
    ンダ内周面からシリンダ側壁内に設けた通路とを通し
    て、クランクケース上端とシリンダ下端との接合部に設
    けられた水平掃気通路から前記シリンダ側掃気通路に供
    給する補助掃気通路を備えている請求項１の２サイクル
    エンジン。
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