JP2005233064A - ２サイクルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】 混合気や先導空気の吹き抜けを防止することができ、シリンダ室内での温度分布の不均衡を是正することのできる２サイクルエンジンを提供する。
【解決手段】 掃気ポート１０の開口幅の略中心とシリンダ２の中心軸線２０とを結んだ掃気ポート１０の対象面を掃気流面２０とし、同掃気流面２０上に沿って流れる先導空気の主流領域２７からシリンダ２の周方向に離れた位置に排気ポート１７、１７を形成する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、２サイクルエンジンに関し、特に、シリンダ室に連通して形成した掃気ポートに対して、同じくシリンダ室に連通して形成した排気ポートの配設場所を特定した２サイクルエンジンに関するものである。

尚、本願明細書及び特許請求の範囲の記載における混合気流としては、掃気ポートからシリンダ内に導入される混合気の流れを意味するものであって、２サイクルエンジンが層状掃気２サイクルエンジンである場合には、混合気としては掃気ポートからシリンダ内に導入される先導空気及び／又は同先導空気の後からシリンダ内に導入される燃焼用の混合気流を意味するものである。

また、本願明細書及び特許請求の範囲の記載における混合気流の主流領域とは、シリンダ室内において流れる混合気流のなかで、勢い良く強く、かつ混合気流としてのある流れの幅をもってほぼ同一方向に流れる一つの主要な混合気流としての流れを考えたときに、前記一つの主要な混合気流としての流れにおいて、主要部の流れとして捉えることのできる流れの領域、即ち、前記主要な混合気流としての流れにおいて、最大流速の流れから所定幅内に含まれる流れの領域を表した用語として用いているものである。

更に、本願明細書及び特許請求の範囲の記載において、掃気流面は次に説明する３つの状態におけるいずれかの面を示す用語として用いているものである。

１つ目の状態としては、掃気ポートがシリンダ室内に１個形成されている場合、シリンダの横断面上における掃気ポートの開口部の略中心とシリンダの中心軸線とを含む対象面を掃気流面として定義している。

２つ目の状態としては、掃気ポートがシリンダ室内に奇数個形成されている場合において、掃気ポートのうち偶数個の掃気ポートがシリンダの中心軸線を含む平面を対称面としてほぼ対称に配設され、他の１個の掃気ポートの開口部がシリンダの横断面上において示す同開口部の略中心が、前記対象面上に配されているとき、前記対照面を掃気流面として定義している。

３つ目の状態としては、掃気ポートがシリンダ室内に偶数個形成されている場合において、偶数個の掃気ポートがシリンダの中心軸線を含む平面を対称面としてほぼ対称に配設されているときの、前記対照面を掃気流面として定義している。

従来からこの種の２サイクルエンジンは、シリンダ室とクランク室とを接続する混合気流路を有し、同混合気流路のシリンダ室側の開口部には掃気ポートが形成されている。また、シリンダ室内には燃焼ガスを排気する排気ポートが形成されており、同排気ポートはマフラー等と接続されている。２サイクルエンジンが層状掃気２サイクルエンジンである場合には、前記掃気ポートはエアクリーナ等から供給された先導空気の先導空気通路と接続可能に構成されている。

掃気ポートから導入される混合気流をシリンダ室内で流す流し方としては、例えば、シリンダ室内を横断的に流す横断掃気式やシリンダ室内で混合気流がループを描くように流すループ掃気式が提案されている。

横断掃気式の基本構成としては、掃気ポートと排気ポートとが向かい合ってシリンダ室内に配される構成となっており、例えば、空気掃気型の２サイクルエンジン（特許文献１参照。）が提案されている。また、ループ掃気式の基本構成としては、掃気ポートから導入された混合気の混合気流が、シリンダ室内でループを描くように排気ポートを外れる方向に混合気がシリンダ内に導入されるように掃気ポートが配された構成となっており、例えば、成層給気を用いた２サイクル機関（特許文献２参照。）が提案されている。

特許文献１に記載された２サイクルエンジンの掃気通路構造を図９に示す。図９は、２サイクルエンジンの一部を切り欠いた平面図である。図９に示すように、第２掃気ポート４５は、シリンダ４０内の一側部に並んで３個形成されている。それぞれの第２掃気ポート４５は、排気ポート４４の径方向における対向位置に設けられ、シリンダ４０の軸心４７に向かって斜め上方に開口した形状に構成されている。第２掃気ポート４５は、エアクリーナ４１に連通した空気通路４６に接続している。また、排気ポート４４は、マフラー４２に接続している。

また、シリンダ４０内には、第２掃気ポート４５より低い位置に一対の第１掃気ポート４３が形成され、排気ポート４４から離れる方向に向かって、掃気４９を噴出するようにシリンダ室内の軸心４７から排気ポート４４とは反対側に偏位した位置４７’に向かって開口している。第１掃気ポート４３は、混合気流路５０を介して図示せぬクランク室と連通している。

これにより、第２掃気ポート４５から導入された先導空気４９は、直接排気ポート４４に向かって流れる横断掃気式の先導空気流の流れとなり、シリンダ４０室の上方に向かってから下降して排気ポート４４に流れ込む先導空気流を生じさせることができる。即ち、第２掃気ポート４５から導入された先導空気は、シリンダ４０内を横断する形でシリンダ４０内を流れることになる。

次に、特許文献２に記載された２サイクルエンジンの掃気通路構造を図１０に示す。図１０は、シリンダ室内の横断面図であり、図示せぬクランク室と連通した掃気通路５４のシリンダ室内での開口部である第１掃気ポート５１は、排気ポート５３の中心を通る対称軸線５５に対して略対象に対向配置されている。また、第１掃気ポート５１と排気ポート５３の間には、それぞれ一対の第２掃気ポート５２が設けられており、第２掃気ポート５２はダイヤフラム弁５６を介して空気吸入接続管５７に接続されている。空気吸入接続管５７は、図示せぬ蓄圧器と接続され所定圧の空気を空気吸入接続管５７に供給することができるようになっている。

このように配置された第１掃気ポート５１及び第２掃気ポート５２から導入された先導空気は、シリンダ室内でループを描くように旋回して排気ポート５３から燃焼ガスと共に排出することができる。第２掃気ポート５２から導入された先導空気の一部は、横断掃気式の構成と同様に直接第２掃気ポート５２からシリンダ内を横断する形で排気ポートに向かって流れ込むことができる。

このとき、左右一対の第１掃気ポート５１及び第２掃気ポート５２からそれぞれ導入された先導空気における主流の流れは、途中で合流して排気ポート５３に向かう流れとなっている。合流した後の先導空気の主流の流れは、対称軸線５５に沿った流れとなって排気ポート５３に流れ込むことになる。
特許第３０７３７４０号公報 特表２００２−５３４６３０号公報

特許文献１、２に示すように、一般に２サイクルエンジンにおける排気ポートの配置構成としては、掃気ポートの配置位置に対してシリンダの中心軸線を中心とした径方向に対向した位置に配する構成、あるいはシリンダの横断面において複数の掃気ポートの配置位置に対する対象軸線上に配する構成となっている。

特に、特許文献１に記載されているような横断掃気式では、掃気ポートから導入された先導空気における主流領域の下流部に排気ポートが配される構成となっている。このため、掃気ポートより導入される先導空気の吹き抜けによる損失が多くなる問題があった。

また、横断掃気式では掃気ポートの方が排気ポートよりも早く閉じてしまう構成のため、後吸気ができなくなる問題があり、せっかく導入された先導空気が逃げ出してしまい、先導空気による掃気効率が悪くなるといった問題もあった。

更に、シリンダ及びピストンにおける排気ポート側は排気ガスにより加熱された状態となる一方、シリンダ及びピストンにおける掃気ポート側は先導空気により冷却された状態となるので、シリンダ内での温度分布が不均衡となる問題も発生した。

特許文献２に記載されているようなループ掃気式のものでは、掃気ポートから導入される先導空気を、排気ポートから外れる方向に向かうようにしてシリンダ内に導入している。このため、横断掃気式のように先導空気の素通りは少なくなり、横断掃気式に比べて掃気効率を高めることができる利点がある。しかし、掃気ポートから導入された先導空気の主流領域の流れにおける下流部に、排気ポートが配されている構成となっているため、先導空気の空気流における主流領域がそのまま排気ポートに直接流れ込んでしまい、先導空気及び先導空気の後から導入される混合気の損失は少なくなかった。

また、ループ掃気式においても横断掃気式と同様に、シリンダ及びピストンにおける排気ポート側は排気ガスにより加熱された状態となり、シリンダ及びピストンにおける掃気ポート側は先導空気により冷却された状態となっている。このため、シリンダ内での温度分布が不均衡となる問題も発生する。

本願発明では、横断掃気式及び／又はループ掃気式の２サイクルエンジンにおいても、混合気や先導空気の吹き抜けを防止することができ、シリンダ室内での温度分布の不均衡を是正することのできる２サイクルエンジンを提供することにある。

本願発明の課題は請求項１〜９に記載された各発明により達成することができる。
即ち、本願発明では請求項１に記載したように、シリンダ室に開口した掃気ポートと排気ポートとを有する２サイクルエンジンにおいて、シリンダの中心軸線を含み前記掃気ポートの配設位置に対する対象面である掃気流面を規定し、前記掃気流面に沿って流れる前記掃気ポートから導入された混合気流の主流領域から所定距離離間した部位にだけ排気ポートを配設してなることを最も主要な特徴となしている。

また、本願発明では請求項２に記載したように、前記排気ポートが、前記シリンダの中心軸線を角度中心として前記掃気流面から水平角度で約１０度以上開いた部位に配設されてなることを主要な特徴となしている。
更に、本願発明では請求項３に記載したように、前記２サイクルエンジンが、層状掃気２サイクルエンジンであり、前記掃気ポートが、先導空気用のポートとしても使用されることを主要な特徴となしている。

更にまた、本願発明では請求項４に記載したように、前記２サイクルエンジンが、ループ掃気式の２サイクルエンジンであることを主要な特徴となしている。

また、本願発明では請求項５に記載したように、前記２サイクルエンジンが横断掃気式の２サイクルエンジンであることを主要な特徴となしている。
更に、本願発明では請求項６に記載したように、前記２サイクルエンジンのピストン冠面に第１掃気流溝が形成され、前記第１掃気流溝の側壁面が前記掃気流面と略平行であることを主要な特徴となしている。

更にまた、本願発明では請求項７に記載したように、前記シリンダ室の内壁に第２掃気流溝が形成され、前記第２掃気流溝の側壁面が前記掃気流面と略平行であることを主要な特徴となしている。
また、本願発明では請求項８に記載したように、前記排気ポートが複数配設されてなり、前記複数の排気ポートが、前記掃気流面に対して略対象な部位に配設されてなることを主要な特徴となしている。

更に、本願発明では請求項９に記載したように、前記２サイクルエンジンにおけるクランク室と前記掃気ポートとを接続する混合気流路における蓋が、前記２サイクルエンジンのシリンダに固定したインシュレータにより形成されてなることを主要な特徴となしている。

本願発明では、２サイクルエンジンにおいて掃気流面を規定して、排気ポートの配設部位を前記掃気流面に対する部位として特定している。掃気流面としては、上記段落「技術分野」において定義した通り、シリンダ内に配した掃気ポートの配設位置に対する対象面であってシリンダの中心軸を含む面により掃気流面を規定することができる。

排気ポートの配設部位としては、前記掃気流面に沿って流れる混合気流の主流領域から所定距離離間した部位に排気ポートを配設していることを特徴としている。即ち、掃気流面に沿って流れる混合気の主流領域が、直接排気ポートに流れ込まない部位に、排気ポートを配設したことを特徴としている。

これにより、掃気ポートからシリンダ室内に導入された混合気の大部分が一気に排気ポートに吹き抜けることを防止することができる。また、２サイクルエンジンとして層状掃気２サイクルエンジンを用いた場合には、掃気ポートからシリンダー内に導入した先導空気に対しても、先導空気の大部分が一気に排気ポートに吹き抜けることを防止することができる。

また、排気ポートの配設位置をシリンダ内周面の中心軸線を角度中心として掃気流面に対して水平角度で約１０度以上開いた位置に配設することが望ましい。排気ポートをこのような角度範囲に配設することにより、掃気流面上に沿って流れる混合気流における主流領域や先導空気の空気流における主流域からそれぞれ外れた位置に排気ポートを配設することができるようになり、掃気流面上に沿って流れる混合気や先導空気が直接排気ポートに流れ込むのを防止することができる。

このため、掃気ポートから導入された混合気又は先導空気をシリンダ室内に滞留させながら徐々に排気ポートから流出させることができるようになる。混合気又は先導空気をシリンダ室内に滞留させることによって、シリンダ室内での温度分布が不均一になることが防止できる。しかも、混合気の吹き抜けや先導空気の吹き抜けが防止できるので、先導空気に導かれての混合気のショートサッキットの形成が阻止され、混合気が排気ポートから吹き抜けるのを確実の防止することができる。

本願発明を横断掃気式の２サイクルエンジンに適用した場合には、掃気ポートからシリンダ室内に導入された混合気又は先導空気が、シリンダ室内でタンブル流（縦渦流）として旋回させることができる。これによって、先導空気の後からシリンダ室内に導入される混合気に対してもタンブル流を生じさせておくことが可能となる。タンブル流によって流速の速い状態となった混合気に点火することで、混合気に対する火炎伝播が速い状態となり、混合気の燃焼速度を向上させることができるようになる。

尚、タンブル流を生じさせる混合気の掃気方法としては、横断掃気式以外にもループ掃気式においてもタンブル流を生じさせることができるものである。特に、タンブル流を生じさせる場合には、請求項６及び請求項７に記載したように、ピストン冠面やシリンダ内周面にタンブル流のガイド用の掃気流溝を形成しておくことが、タンブル流の生成をより増長させることができるようになる。

掃気流溝としては、同掃気流溝の側壁面が掃気流面と略平行となるように形成することができる。掃気流溝の側壁面と掃気流面との略平行関係に関しては、掃気流溝の側壁面と掃気流面とが平行関係に配されている形状以外にも、掃気流溝が溝の長手方向に向かって略先細りとなる形状あるいは略拡開する形状も、掃気流溝の側壁面と掃気流面との略平行関係に含まれる形状である。

本願発明の２サイクルエンジンは、掃気方法として横断掃気式及びループ掃気式のものに対して、特に本願発明としての機能を有効に奏させることができるものである。また、シリンダの中心軸線方向における排気ポートの配置位置としては、通常の２サイクルエンジンにおける排気ポートと掃気ポートと同様の配設位置関係に形成しておくことができる。これにより、通常の２サイクルエンジンと同様のタイミングで排気ポート及び掃気ポートの開閉を行うことができる。

複数の排気ポートを配設する場合には、請求項８に記載したように掃気流面に対して対称な位置となるように排気ポートを配設することが望ましい。これにより、シリンダ室内での左右の圧力バランスが偏らずに左右均等に保つことができるようになる。また、混合気や先導空気が燃焼ガスによる排気流に導かれて吹き抜けるのを更に確実に防止することができるようになる。

更に、請求項９に記載したように、掃気ポートを形成する混合気流路、即ち、クランク室とシリンダ室とを接続する混合気流路を覆う蓋として、シリンダに固定したインシュレータを用いて同蓋を形成することが望ましい。これにより、混合気流路としては、溝形状で形成することが可能となり、混合気流路の形成が容易となる。

本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。本願発明の排気ポートの構成としては、以下で説明する形状、配置構成以外にも本願発明の課題を解決することができる形状、配置構成であれば、それらの形状、配置構成を採用することができるものである。このため、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。

図１は、本発明の実施形態に係わる２サイクルエンジンにおいて、層状掃気２サイクルエンジンについてその一部構成を削除した要部斜視図を示している。図２〜図７は、掃気ポートと排気ポートとの配置関係を示す図である。図２は、図１におけるインシュレータとシリンダとの関係を示す要部斜視図を示している。

図３は、図２においてクランクシャフトを省略した要部斜視図であり、図４は、シリンダとピストンの関係を示す要部斜視図であり、図５は、図１に示す層状掃気２サイクルエンジンの正面図である。図６は、図５のVI−VI断面矢視図であり、図７は、図５のVII−VII断面矢視図である。

図１において、図示せぬクランクケースの上部に取付けられたシリンダ２には、図示せぬピストンが摺動自在に嵌入されている。図示せぬクランクケースに回転自在に取付けられたクランクシャフト５は、図示せぬコネクティングロッドによりピストン４と連結されている。

また、シリンダ２内におけるピストンの上側の容積が変化する空間部分がシリンダ室３（図６参照。）として形成されており、ピストンの下側におけるシリンダ２及び図示せぬクランクケース内にクランク室が形成されている。また、図２に示すようにシリンダ２の頂部には点火プラグ７が取付けられている。

シリンダ２及びクランクケース間には、シリンダ室３とクランク室とを接続する混合気流路１１がシリンダ２の外表面に側面部が開口した形状にて形成されている。混合気流路１１の開口した側面部は、シリンダ２に接続固定されたインシュレータ２２によって覆われ、同インシュレータ２２が混合気流路１１の蓋を形成している。

また、インシュレータ２２には、シリンダ２内の先導空気通路２３及び混合気通路２４にそれぞれ接続する先導空気通路２３’及び混合気通路２４’が形成されている。先導空気通路２３’は図示せぬエアクリーナに接続されるとともに、混合気通路２４’は図示せぬ気化器を介してエアクリーナに接続されている。先導空気通路２３、２３’及び混合気通路２４、２４’は、本願発明の特徴をなすものではなく、従来から用いられている各種配置構成を採用することができるものである。

シリンダ２の内周面には、混合気流路１１の開口部としての掃気ポート１０（図６参照。）が形成されている。また、シリンダ２には、同シリンダ２の内周面側に開口した図示せぬ先導空気用の吸気ポート及び混合気用の吸気ポート１２（図７参照。）が形成されている。先導空気用の吸気ポートは先導空気通路２３の通路端部に形成されており、混合気用の吸気ポート１２は混合気通路２４の通路端部に形成されている。

先導空気用の吸気ポートと掃気ポート１０とを選択的に接続、遮断する連絡溝がピストン４の外周面に形成されている。ピストン４の位置が、前記連絡溝によって先導空気用の吸気ポートと掃気ポート１０とを接続する位置にあるときには、エアクリーナから供給された先導空気を掃気ポート１０に供給することができる。

図６に示すように、排気ポート１７、１７は、シリンダ室３内における掃気ポート１０と対向する部位から周方向に外れたシリンダ２内周面の部位に形成されている。排気ポート１７、１７の配設位置は、以下にようにして決めることができる。

図６において、掃気ポート１０から導入された混合気流における主流領域を矢印２７で示している。即ち、混合気流のうち勢い良く強く、かつ混合気流としてのある流れの幅をもってほぼ同一方向に流れる一つの混合気流を考えたときに、同混合気流におけるほぼ主要部の流れとして捉えることのできる流れの領域、即ち、混合気流における主要部の流れが占める領域を主流領域とし、符号２７で示している。

図６に示す実施例では、掃気ポート１０からの概略方物曲線で示す流れを主流領域２７の流れとしている。図６において、主流領域２７における流れの方向に対して直角方向における主流領域の流れの幅における最大幅としては、掃気ポート１０の開口部の幅とすることができる。

また、図９におけるように横断掃気の掃気ポート４５が複数配設されている場合には、複数配設された掃気ポートの開口部全体によって形成される開口部の幅、即ち、左右両端部に配された掃気ポート４５、４５の最左端から最右端までの幅を主流領域の最大幅とすることができる。

図６に示すように、シリンダの中心軸線２１と掃気ポート１０の開口部の略中心とを結んだ面を掃気流面２０としている。掃気流面２０上に沿って流れる先導空気の主流領域２７からシリンダ２の周方向に離れた位置に排気ポート１７、１７が形成されている。これにより、掃気流面２０に沿った先導空気の主流領域２７が、直接排気ポート１７、１７に流れ込むことがなくなる。即ち、掃気流面２０に沿った先導空気の主流領域２７の流れにおける下流部に排気ポート１７，１７が形成されていないので、掃気流面２０に沿った主流領域の流れは、シリンダ内でタンブル流となり縦渦流を発生させることができるようになる。

図６や図９に示すように掃気ポートを配設した場合に、排気ポート１７のシリンダの周方向における配設位置としては、主流領域の最大幅である掃気ポートの開口部の幅の半分よりも長く掃気流面から離れた部位に形成しなければならないものではない。例えば、排気ポート１７を形成するシリンダ軸方向の高さ位置における排気ポートの開口部が、同シリンダ軸方向における高さ位置での主流領域の幅から外れていればよく、主流領域が直接排気ポートに流れ込まない部位に排気ポートを形成すればよい。このように、排気ポートの開口部が主流領域の幅に引っかからない位置に形成すればよく、上述した主流領域の最大幅を外した部位に排気ポートを形成しなければならないというものではない。

排気ポート１７、１７としては、掃気流面２０に対して対象の位置に少なくとも一対設けることができる。尚、排気ポートを１箇所だけに形成することも、掃気流面２０に対して非対称の位置又は対称な位置に複数形成することもできる。掃気ポート１７、１７を掃気流面２０に対して対象の位置に形成することにより、シリンダ２内における先導空気の流れ及び先導空気の後からシリンダ内に導入される燃焼用の混合気の流れが、左右バランスした状態で流れることができる。このため、シリンダ内での圧力バランスを左右均等に保つことができる。

排気ポート１７、１７の配設位置としては、図６においてシリンダ２の中心軸線２１を角度中心としたとき、掃気流面２０から水平角度で約１０度以上離れた位置に形成することができる。掃気流面２０から水平角度で約１０度以上離れた位置とすることにより、掃気流面２０上に沿って流れる先導空気の主流領域の影響が少ない位置とすることができ、掃気流面に沿って流れる先導空気の主流領域２７が直接排気ポートに流れ込むのを防止することができる。

図４に示すようにピストン４の冠面４ａ上には、掃気ポート１０から導入された先導空気の主流領域を案内する第１掃気流溝１５が形成されている。また、シリンダ室３の上部天井面にも、掃気流面２０に沿って流れる先導空気の主流領域を案内する第２掃気流溝１６が形成されている。第１掃気流溝１５及び第２掃気流溝１６により、掃気ポート１０から導入された先導空気及び先導空気のあとから導入される燃焼用の混合気に対してタンブル流２６を生成し易くすることができる。

図４では、第２掃気流溝１６の外側形状を示しているが、外側に突出した部位の内部形状は、第１掃気流溝１５と同様の形状を備えた先導空気の主流領域を案内する第２掃気流溝１６が形成されている。第１掃気流溝１５及び第２掃気流溝１６の溝形状としては、溝の長手方向の中央部が窪んだ長手方向に凹状となった形状としておくことが望ましい。

また、第１掃気流溝１５について見ると、第１掃気流溝１５を構成する左右の側壁面１５ａ、１５ｂが掃気流面に対して略平行に形成されていることが望ましい。左右の側壁面１５ａ、１５ｂは第１掃気流溝１５の長手方向に沿って先細り形状あるいは先端側が拡開する形状とすることもできる。第２掃気流溝１６の構成についても、第１掃気流溝１５と同様の構成とすることができる。

第１掃気流溝及び第２掃気流溝の形状としては、図４に示す形状に限定されるものではなく、掃気ポート１０から導入された混合気や先導空気及び先導空気の後から引き続いて導入される燃焼用の混合気に対してタンブル流２６を生成し易くすることができる溝の形状であれば、任意の溝形状として形成することができるものである。

図４に示すように、先導空気用の吸気ポートと掃気ポート１０とを選択的に接続、遮断するピストン溝１４がピストン４の外周面に形成されている。ピストン４の位置が、ピストン溝１４によって先導空気用の吸気ポートと掃気ポート１０とを接続する位置にあるときには、エアクリーナから供給された先導空気を掃気ポート１０に供給することができる。

ピストン溝１４の形状としては、図４に示す形状に限定されるものではなく、先導空気用の吸気ポートと掃気ポート１０との配設位置に応じて適宜の形状を採用することができるものである。また、図４における混合気流路１１は、周囲を閉鎖した流路として形成した例を示しているが、図３に示すように混合気流路の側面側が開口して、同開口面をインシュレータ２２により蓋として覆われる混合気流路として形成することもできる。

更に、図４において示す層状掃気２サイクルエンジンの代わりに層状掃気式ではない２サイクルエンジンを用いた場合には、クランク室内で蓄圧された燃焼用の混合気が混合気流路１１を通って掃気ポートからシリンダ室３内に導入されることになる。この場合においても掃気ポート１０からシリンダ内に導入された燃焼用の混合気は、上述した先導空気と同様に掃気流面２０に沿った主流領域を有する混合気流が生成され、同混合気流はシリンダ内においてタンブル流となって縦渦流の形でシリンダ内を旋回運動することができるようになる。

本発明においては、例えば図３に示すように、排気ポート１７の形成位置が掃気流面２０に沿って流れる先導空気及び／又は混合気の主流領域から離れた位置に形成されているため、あるいは、シリンダ２の中心軸線２１を角度中心としたとき、掃気流面２０から水平角度で約１０度以上離れた位置に形成されているため、混合気や先導空気のタンブル流２６は、直接排気ポート１７に流れ込むことが防止され、シリンダ内周面に沿った流れとなり、しかも掃気流面に沿ったタンブル流（縦渦流）として生成することができる。

このとき、タンブル流における流速は、掃気流面２０上での流速が最大流速となり、掃気流面２０から離れるに従って縦渦流における流速は弱まってくる。このためタンブル流２６はシリンダ２の内周面に案内されながら、掃気流面２０から徐々に離れたタンブル流となる。掃気流面２０から徐々に離れたタンブル流の渦の形状は次第に小さくなりながら、あるいは渦形状が崩壊しながら排気ポート１７、１７に流入することになる。

先導空気流が排気ポート１７に流入するまでにシリンダ内の排気ガスは、先導空気流に押し遣られて排気ポート１７から排出されることになる。尚、本願発明を層状掃気式とは異なる２サイクルエンジンに適用した場合には、掃気ポート１０からシリンダ内に導入された燃焼用の混合気流の主流領域が、排気ポート１７に流れ込む前に排気ポート１７の開口部がピストンにより閉鎖されるようにピストンと排気ポート１７の開口部との配置関係を決定しておくことが望ましい。

また、本願発明を層状掃気２サイクルエンジンに適用した場合には、掃気ポー１０から導入された先導空気がタンブル流となって排気ポート１７に流入し、先導空気の後からシリンダ内に導入された燃焼用の混合気がタンブル流となった後に、排気ポート１７に達する前に排気ポート１７がピストンによって閉鎖されるようにピストンと排気ポート１７の開口部との配置関係を決定しておくことが望ましい。

このように、本願発明における排気ポートによって、混合気や先導空気にタンブル流を発生させることができ、混合気や先導空気の流速が小さくなってから排気ポート１７に流入させることができるようになる。したがって、混合気や先導空気の吹き抜けを防止することができる。また、混合気や先導空気にタンブル流を生じさせることにより、燃焼用の混合気の流速を速くすることができ、燃焼用混合気の燃焼速度を向上させることができる。

本願発明は上述した層状掃気２サイクルエンジンに対してのみに適用されるものではなく、２サイクルエンジンと言われるものに対して適用することができるものである。

図６では、シリンダ横断面における横断掃気式での混合気流がタンブル流を生成して、排気ポートから排気ガスを流出させる構成について説明したが、本願発明に係わる第２実施例では、ループ掃気式を用いた場合について説明を行う。図８には、第２実施例に係わる２サイクルエンジンとしての層状掃気２サイクルエンジンのシリンダ部の横断面図を示している。実施例１と同様の構成については、実施例１において用いた部材符号と同じ部材符号を用いることでその説明を省略する。

また、２サイクルエンジンとして層状掃気式ではない２サイクルエンジンを用いた場合には、混合気流路１１から燃焼用の混合気が掃気ポート１０からシリンダ内に導入されることになり、先導空気を用いた層状掃気２サイクルエンジンと同様の作用を奏することができる。このため、以下の説明では、層状掃気式とは異なる２サイクルエンジンについての説明を省略するが、本願発明は上述した実施例１の場合と同様に、層状掃気２サイクルエンジンのみに適用されるものではなく、２サイクルエンジンと言われるものに対して適用することができるものである。

一対の先導空気通路２３、２３の先導空気用吸気ポート１３、１３と一対の掃気ポート１０、１０との間は、それぞれピストン４の外周面に形成したピストン溝１４、１４によって、一対の掃気ポート１０、１０に対してそれぞれ連通、遮断状態とすることができる。一対の掃気ポート１０、１０はそれぞれ混合気流路１１、１１に連通し、各混合気流路１１、１１は図示せぬクランク室と連通している。

ピストン４の排気・吸気工程において、一対の掃気ポート１０、１０から導入された先導空気及び燃焼用の混合気は、シリンダ室３内において先導空気流及び混合気流がループを描くように排気ポート１７、１７に対して図の紙面に垂直で左側後方に向けて導入される。矢印２９で示すように、一対の掃気ポート１０、１０から導入された各先導空気及び混合気の空気流は、途中で互いに衝突あるいは衝接して一つの流れとなってループを描くことになる。

一つの流れとなった空気流は、新たな主流領域が形成され掃気流面２０に沿った流れとなる。この新たに形成された主流領域の下流から離れた位置、即ち、直接的に主流領域の影響が少ない位置に排気ポート１７、１７が形成されている。このため、新たに形成された主流領域が直接排気ポート１７、１７に流入することが防止できる。このとき、掃気流面は、一対の掃気ポート１０、１０を対称面となっている。排気ポート１７、１７の設置位置について角度的に表現すると、中心軸線２０を角度中心とした状態で掃気流面２０から水平角度方向に約１０度以上開いた位置に排気ポート１７、１７を形成することができる。

これにより、掃気流面２０に沿って流れる先導空気や混合気の主流領域が排気ポート１７、１７の開口部に直接流入することが無くなり、掃気流面２０に沿ったタンブル流をシリンダ内で発生させることができるようになる。このため、実施例１で説明したと同様な効果を奏することができる。

本願発明は、本願発明の技術思想を適用することができる装置等に対しては、本願発明の技術思想を適用することができる。

本発明の実施形態に係わる２サイクルエンジンの一部構成を削除した要部斜視図である。（実施例１） 図１におけるインシュレータとシリンダとの関係をシリンダ回りの部材構成を一部省略して示した要部斜視図である。（実施例１） クランクシャフトを省略した要部斜視図である。（実施例１） シリンダとピストンの関係を示す要部斜視図である。（実施例１） ２サイクルエンジンの正面図である。（実施例１） 図５におけるVI−VI断面矢視図である。（実施例１） 図５のVII−VII断面矢視図である。（実施例１） 第２実施例に係わる２サイクルエンジンのシリンダ部の横断面図である。（実施例２） エンジンの一部を切り欠いた平面図である。（従来例１） シリンダ室内の横断面図である。（従来例２）

符号の説明

１ ２サイクルエンジン
２ シリンダ
４ ピストン
４ａ 冠面
１０ 掃気ポート
１１ 混合気流路
１２ 吸気ポート
１４ ピストン溝
１５ 第１掃気流溝
１６ 第２掃気流溝
１７ 排気ポート
２０ 掃気流面
２１ 中心軸線
２２ インシュレータ
２３、２３’ 先導空気通路
２４、２４’ 混合気通路
２５ 排気通路
２６ タンブル流
２７ 混合気流の主流流れ
２８ 排気流れ
４０ シリンダ
４３ 第１掃気ポート
４４ 排気ポート
４５ 第２掃気ポート
４７ 軸心
４８ 第１掃気ポートからの掃気流れ
４９ 第２掃気ポートからの掃気流れ
５０ 混合気流路
５１ 第１掃気ポート
５２ 第２掃気ポート
５３ 排気ポート
５４ 混合気流路
５５ 対称軸線
５６ ダイヤフラム弁
５７ 空気吸入接続管

Claims (9)

1. シリンダ室に開口した掃気ポートと排気ポートとを有する２サイクルエンジンにおいて、
   シリンダの中心軸線を含み前記掃気ポートの配設位置に対する対象面である掃気流面を規定し、
   前記掃気流面に沿って流れる前記掃気ポートから導入された混合気流の主流領域から所定距離離間した部位にだけ排気ポートを配設してなることを特徴とする２サイクルエンジン。
2. 前記排気ポートが、前記シリンダの中心軸線を角度中心として前記掃気流面から水平角度で約１０度以上開いた部位に配設されてなることを特徴とする請求項１記載の２サイクルエンジン。
3. 前記２サイクルエンジンが、層状掃気２サイクルエンジンであり、
   前記掃気ポートが、先導空気用のポートとしても使用されることを特徴とする請求項１又は２記載の２サイクルエンジン。
4. 前記２サイクルエンジンが、ループ掃気式の２サイクルエンジンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の２サイクルエンジン。
5. 前記２サイクルエンジンが、横断掃気式の２サイクルエンジンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の２サイクルエンジン。
6. 前記２サイクルエンジンのピストン冠面に第１掃気流溝が形成され、前記第１掃気流溝の側壁面が前記掃気流面と略平行であることを特徴とする請求項４又は５記載の２サイクルエンジン。
7. 前記シリンダ室の内壁に第２掃気流溝が形成され、前記第２掃気流溝の側壁面が前記掃気流面と略平行であることを特徴とする請求項４又は５記載の２サイクルエンジン。
8. 前記排気ポートが複数配設されてなり、
   前記複数の排気ポートが、前記掃気流面に対して略対象な部位に配設されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の２サイクルエンジン。
9. 前記２サイクルエンジンにおけるクランク室と前記掃気ポートとを接続する混合気流路における蓋が、前記２サイクルエンジンのシリンダに固定したインシュレータにより形成されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の２サイクルエンジン。

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