JP2007146771A

JP2007146771A - ２サイクルエンジン

Info

Publication number: JP2007146771A
Application number: JP2005343512A
Authority: JP
Inventors: Tsuneyoshi Yuasa; 常由湯浅
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2025-11-29
Also published as: JP4676319B2; US7293536B2; US20070119396A1

Abstract

【課題】混合気の燃料の付着を効果的に防止でき、かつ空気を混合気の吹抜けが有効に防止されるように方向付けて燃焼室内に噴射させる掃気通路を備えた２サイクルエンジンを提供する。
【解決手段】掃気通路２４，２７の内径壁を形成する掃気通路壁３４がシリンダブロック１と別体に形成されて、シリンダブロック１に取り付けられている。掃気通路壁３４に設けた掃気規制部３７，３８により、掃気通路２４，２７の外径面２４Ｃ，２７Ｃとシリンダボア１Ａの周方向に対向する２つの内側面２４Ａ，２４Ｂ、２７Ａ，２７Ｂとから離間し、掃気通路２４，２７の内径側の周方向中央部を塞ぐ。
【選択図】図３

Description

本発明は、主に、刈払機のような作業機の駆動源として用いられる小型の２サイクルエンジンに関するものである。

従来、２サイクルエンジンの掃気通路は、一般に、シリンダブロックを鋳造する際に同時に型成形されるが、掃気通路上端の掃気ポートを形成するために、シリンダブロックの径方向にスライドするスライド型を使用していたので、成形型が複雑となり、製造コストが高くなる。このような課題を解決するものとして、掃気通路壁をシリンダブロックと別体に形成して、この掃気通路壁の両側端部を、シリンダブロックに設けた軸心方向へ延びる嵌合溝に下方から挿入して固定することにより、掃気通路を掃気通路壁によってシリンダボア内部に対し仕切った構成としたものがある（例えば、特許文献１参照）。

実公昭５８−４３６１６号公報

しかしながら、前記２サイクルエンジンでは、掃気行程において、クランク室内の不均一な混合状態の混合気が掃気通路に導入されることから、この混合気が掃気通路を通過するときに、掃気通路の内面に混合気中の燃料が付着し易く、この付着した燃料の層がある程度の厚さになると、前記内面から剥がれて、液滴となって燃焼室内に導入される。こうして、空気との混合が不十分な燃料が燃焼されることで、燃焼効率を低下させる。また、掃気ポートから燃焼室内に導入される混合気は、噴射方向が十分に規制されていないので、混合気の吹き抜けを効果的に抑制できない場合もある。

一方、前記特許文献１に記載の２サイクルエンジンは製造コストを低減できる利点があるが、シリンダブロックと同一材料のアルミニウム合金またはばね鋼などによってシリンダとは別体に形成される掃気通路壁は、両側端部をシリンダの嵌合溝に挿入する手段のみで固定されるようになっているから、シリンダブロックをクランクケースに連結する際に、掃気通路壁嵌合溝の下方に離脱してエンジンの組立性を低下させる可能性がある。

そこで、本発明は、簡単な成形型によって成形できる構造でありながら、混合気中の燃料の付着を効果的に防止でき、かつ混合気を吹抜けが有効に防止されるように十分方向付けて燃焼室内に噴射させることのできる掃気通路を備えた２サイクルエンジンを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明に係る２サイクルエンジンは、掃気通路の内径壁を形成する掃気通路壁がシリンダブロックと別体に形成されて、前記シリンダブロックに取り付けられ、前記掃気通路壁に、前記掃気通路の外径面とシリンダボアの周方向に対向する２つの内側面とから離間し、前記掃気通路の内径側の周方向中央部を塞ぐ掃気規制部が設けられている。

この構成によれば、シリンダブロックとは別体に形成された掃気通路壁をシリンダブロックに取り付けているから、シリンダブロックを成形する成形型が、スライド型を含まない簡単な構造のもので済むので、製造コストが低下する。また、掃気通路壁に、掃気通路における外径面と２つの内側面とから離間し、前記掃気通路の内径側の周方向中央部を塞ぐ掃気規制部を設けたので、掃気通路の通路面積（横断面積）が局所的に小さくなって、この掃気規制部の周囲を流れる混合気の速度が大きくなるとともに、混合気の流れが掃気通路の外径面と２つの内側面にそれぞれ近接した領域に集中する。この混合気の高速の流れにより、混合気に含まれている燃料が掃気通路の外径面および内径面に付着することが抑制される結果、燃料が液滴となって燃焼室内に導入されることに起因する燃焼効率の低下を防止できる。また、混合気は、掃気通路の２つの内側面に沿って流れることから、掃気ポートから、前記内側面に沿った一定の方向に噴出されるので、この方向を適切に設定することにより、混合気の排気ポートからの吹抜けを効果的に抑制できる。さらに、掃気規制部は、シリンダブロックとは別体に形成された掃気通路壁に容易に設けることができるので、製造コストの増大を抑制できる。

本発明において、好ましくは、前記掃気通路壁および掃気規制部がそれぞれ、板材で形成されている。この構成によれば、掃気通路壁および掃気規制部を安価に形成することができる。

本発明において、好ましくは、前記掃気通路壁が、前記シリンダブロックに形成されてシリンダブロックの軸方向下方に開口する嵌合溝に挿入され、前記シリンダブロックに取り付けられた保持部材により、前記掃気通路壁の前記嵌合溝からの離脱が阻止されている。この構成によれば、嵌合溝の下方の開口から嵌合溝に挿入した掃気通路壁がシリンダブロックから離脱するのが、保持部材によって阻止されるので、エンジンの組立性が向上する。

本発明の２サイクルエンジンによれば、シリンダブロックとは別体に形成された掃気通路壁に、掃気通路における外径面と２つの内側面とから離間し、前記掃気通路の内径側の周方向中央部を塞ぐ掃気規制部を設けたから、シリンダブロックを成形する成形型が簡単な構造になって製造コストが低下する。また、掃気通路壁に設けた掃気規制部により、混合気の流れが掃気通路の外径面と２つの内側面にそれぞれ近接した領域に集中するとともに、速度が大きくなるので、混合気に含まれている燃料が掃気通路の外径面および内径面に付着することが抑制される結果、燃料が液滴となって燃焼室内に導入されることに起因する燃焼効率の低下を防止できる。さらに、混合気は、掃気通路の２つの内側面に沿って流れることから、掃気ポートから、前記内側面に沿った一定の方向に噴出されるので、この方向を適切に設定することにより、混合気の排気ポートからの吹抜けを効果的に抑制できる。また、掃気規制部は、シリンダブロックとは別体に形成された掃気通路壁に容易に設けることができるので、製造コストの増大を抑制できる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る２サイクルエンジンを示す正面断面図、図２は図１のII−II線に沿った断面図であり、この実施形態では、刈払機に使用される小型の２サイクルエンジンを例示してある。図１において、この２サイクルエンジンは、内部に燃焼室１ａを形成したシリンダブロック１が、クランク室２ａを形成するクランクケース２の上部に連結されている。シリンダブロック１およびクランクケース２はそれぞれ、アルミニウムのような金属製であり、成形型（鋳型）により成形される。シリンダブロック１の一側部（図１の左側）には、吸気系を構成する気化器３とエアクリーナ４が接続され、他側部（図１の右側）には排気系を構成するマフラー７が接続されており、クランクケース２の下部には燃料タンク８が取り付けられている。

前記シリンダブロック１には、外側に空冷用の多数の冷却フィン１ｂが形成され、内側にシリンダボア１Ａが形成されて、このシリンダボア１Ａ内に軸方向（この例では上下方向）に往復動するピストン９が挿入されている。図２に示すように、前記クランクケース２の前後の端壁２ｂ，２ｃには、軸受ハウジング３３，３３がそれぞれ軸形成され、これら軸受ハウジング３３，３３に装着されたクランク軸受１０，１０を介してクランク軸１１がクランクケース２に支持されている。このクランク軸１１の軸心Ｃから変位した位置に、図１に示す中空状のクランクピン１２が設けられ、このクランクピン１２と前記ピストン９に設けた中空状のピストンピン１３との間が、大端部軸受１４および小端部軸受１７を介してコンロッド１８により連結されている。前記クランク軸１１にはクランクウェブ１９が設けられ、シリンダブロック１の上部には点火プラグＰが設けられている。前記シリンダブロック１と気化器３の間には、高温のシリンダブロック１からの断熱を目的として、樹脂製のインシュレータ２０が設けられている。

前記インシュレータ２０内には、上部側にシリンダブロック１に連通する空気供給通路２１が形成され、下部側にシリンダブロック１に連通して前記空気供給通路２１に平行に配設された混合気通路２２が形成されている。さらに、前記シリンダブロック１の周壁には、シリンダボア１Ａに開口する掃気ポート２２ａを有する混合気通路２２の下流部と、シリンダボア１Ａに開口する排気ポート２３ａを有する排気通路２３とが形成され、この排気通路２３からの排気ガス（燃焼ガス）はマフラー７を経て外部に排出される。

前記シリンダブロック１とクランクケース２の内部には、燃焼室１ａとクランク室２ａとをクランク軸１１のクランク軸受１０を介して連通させる第１、第２掃気通路２４，２７が設けられており、前記第２掃気通路２７は前記第１掃気通路２４よりも排気ポート２３ａ寄りに形成されている。第１、第２掃気通路２４，２７の上端の第１、第２掃気ポート２４ａ，２７ａは、排気ポート２３ａの上端よりも低い位置に設定されている。

シリンダブロック１には、インシュレータ２０の空気供給通路２１からの空気を第１および第２掃気通路２４，２７の上部に供給するための空気導入通路５２が形成されている。前記インシュレータ２０における空気供給通路２１の下流側出口には、これに連なる空気導入通路５２の圧力が所定値以下に低下したときに、空気供給通路２１を開くリードバルブ５４が取り付けられている。上述のように、空気導入通路５２は、第１および第２掃気通路２４，２７の両方に連通させているが、排気通路２３に近い第２掃気通路２７のみに連通させてもよい。

図２において、クランクケース２にクランク軸受１０を介して回転自在に支持されたクランク軸１１の一端部（図２の左端部）には、フライホイールを兼ねる冷却ファン２８が取り付けられ、この冷却ファン２８にエンジンの出力を刈払機の動力伝達シャフトに伝達する遠心クラッチ９が取り付けられている。一方、クランク軸１１の他端部（図２の右端部）にはスタータプーリー３０が取り付けられ、そのスタータプーリー３０の軸方向外方に、当該プーリー３０を介してクランク軸１１を回転させるリコイルスタータ３１が配置されている。

前記冷却ファン２８から送給された冷却風ＣＡは、シリンダブロック１およびマフラー７を覆うシュラウド３２によってシリンダブロック１の冷却フィン１ｂ，１ｂ間を通るように導かれてシリンダブロック１を冷却し、高温の冷却風ＣＡとなって、シュラウド３２に形成された通気孔３２ａを通して外部に排出される。

図３は図２の要部の拡大図、図４は図３のシリンダブロック１の底面図である。図４において、シリンダブロック１の内部には、第１および第２掃気通路２４，２７が排気通路２３の軸心ＥＣを挟んで各一対ずつ形成されている。図３に示すように、各掃気通路２４，２７は、シリンダブロック１に型成形により形成されて、シリンダボア１Ａの上下方向中央部から下端までシリンダ軸心ＣＣに沿って上下方向に延びた溝３３と、この溝３３の上端部を除いて、溝３３のシリンダボア１Ａへの開口部を覆う掃気通路壁３４とで形成されている。この掃気通路３４は、シリンダブロック１とは別体に形成されている。これにより、第１、第２掃気通路２４，２７は、掃気通路壁３４によってシリンダボア１Ａの内方空間とは仕切られて、掃気通路壁３４の上方に残された第１，第２掃気ポート２４ａ，２７ａを介し、シリンダボア１Ａの内方空間と連通している。

前記掃気通路壁３４は、図６に示すように、金属の板材により形成されており、シリンダボア１Ａの一部分を形成する湾曲状となった仕切壁部３４ａと、この仕切壁部３４ａの両側端から径方向外方へ向けた方向に屈曲した形状に形成された２つの取付片部３４ｂ，３４ｃと、一方の取付片部３４ｂから外側方へ延びる係合片部３４ｅとを備えている。前記一方の取付片部３４ｂおよび係合片部３４ｅの下端には、切欠き３４ｄが形成されている。この掃気通路壁３４の仕切壁部３４ａの外径面には、金属の板材からなる第１および第２掃気規制部３７，３８が溶接により固着されている。両掃気規制部３７，３８はそれぞれ、Ｌ字形状に折り曲げられて、仕切壁部３４ａに固着される支持片３７ａ，３８ａと、仕切壁部３４ａに対してほぼ直交する突出片３７ｂ，３８ｂとを有している。

図３のＶ−Ｖ線に沿って切断した拡大断面図である図５に明示するように、シリンダブ
ロック１には、第１および第２掃気通路２４，２７を１組として、各組の近傍で周方向の外側に、掃気通路壁３４の係合片部３４ｅと他方の取付片部３４ｃとがそれぞれ挿入される嵌合溝３９，４０が形成されている。これら嵌合溝３９，４０は、シリンダブロック１の底面図である図４に示すように、シリンダブロック１の下方に開口している。したがって、掃気通路壁３４は、係合片部３４ｅと他方の取付片部３４ｃとを嵌合溝３９，４０に対し下方から挿入することにより、仕切壁部３４ａが第１、第２掃気通路２４，２７の内径壁を形成する。

これにより、図３に示す第１、第２掃気通路２４，２７は、掃気通路壁３３の仕切壁部３４ａによってシリンダボア１Ａの内部に対し仕切られて、第１、第２掃気ポート２４ａ，２７ａのみを通じてシリンダボア１Ａの内部に連通する通路となる。この状態で、掃気規制部３７，３８は、対応する掃気通路２４，２７内の上下方向のほぼ中央部に位置している。掃気通路壁３４は、図４のシリンダブロック１の底面に設けたねじ孔１ｃにボルトからなる保持部材４１をねじ込み、その頭部４１ａに、図６に示す切欠き３４ｄを当接させて、下方に脱落するのが防止されている。保持部材４１の頭部４１ａは、図４に示すシリンダブロック１の底面に設けた凹所５１に入り込んでおり、頭部４１ａの頂面が、図３に示すシリンダブロック１とクランクケース２の合せ面５３よりもシリンダブロック１寄りに位置している。

図５に示すように、掃気通路壁３４がシリンダブロック１に取り付けられた状態で、第１掃気規制部３７は、第１掃気通路２４におけるシリンダボア１Ａの周方向に対向する２つの内側面２４Ａ，２４Ｂと外径面２４Ｃとから離間し、第１掃気通路２４の内径側の周方向中央部を塞ぐように位置する。同様に、第２掃気規制部３８は、第２掃気通路２７におけるシリンダボア１Ａの周方向に対向する２つの内側面２７Ａ，２７Ｂと外径面２７Ｃとから離間し、第２掃気通路２７の内径側の周方向中央部を塞ぐように位置する。

次に、以上の構成としたエンジンの作用について説明する。図７に示す吸気行程において、シリンダブロック１内のピストン９が上死点付近に至り、シリンダブロック１やクランク室２ａの内部が負圧状態のときに、混合気Ｍがシリンダブロック１の内周面に開口する混合気ポート２２ａからクランク室２ａ内へと直接導入される。この導入された混合気Ｍにより、コンロッド１８の大端部軸受１４や小端部軸受１７が潤滑される。このとき、クランク軸受１０を介してクランク室２ａに連通している第１および第２掃気通路２４，２７も負圧になるので、これら掃気通路２４，２７に連らなる空気導入通路５２が負圧になって、インシュレータ２０の空気供給通路２１の出口に取り付けたリードバルブ５４が開放され、前記空気供給通路２１からの空気Ａが空気導入通路５２を通って一旦両掃気通路２４，２７に導入される。このように、吸気行程においてクランク室２ａの負圧を受けてリードバルブ５４が開放しているときは、両掃気通路２４，２７内に常に空気Ａが導入されるため、掃気通路２４，２７内の上部に吹き抜け防止用の十分な空気量が確保される。

つづいて、掃気行程では、第１掃気通路２４および第２掃気通路２７の第１、第２掃気ポート２４ａ，２７ａから混合気Ｍと空気Ａが燃焼室１ａ内に導入される。このとき、まず、図８に示す第１および第２掃気ポート２４ａ，２７ａから空気Ａが導入され、つづいて混合気Ｍが導入されるようになっており、先に導入された空気Ａにより、排気ポート２３ａ（図１）からの混合気Ｍの吹き抜けを防止できる。第１および第２掃気通路２４，２７からの混合気Ｍが燃焼室１ａ内に導入される際に、クランク室２ａ内の混合気Ｍがクランク軸受１０の内外輪間の間隙を通って両掃気通路２４，２７に入るので、この際に、混合気Ｍに含まれている燃料およびオイルによって前記クランク軸受１０が潤滑される。

前記掃気行程では、混合気Ｍが、図５に示す掃気通路２４，２７内の掃気規制部３７，３８によって流れを規制されて、掃気通路３７，３８における外径面２４Ｃ，２７Ｃと２つの内側面２４Ａ，２４Ｂ、２７Ａ，２７Ｂとに近接する領域に制限されながら流れたのち、掃気ポート２４ａ，２７ａ（図３）からシリンダボア１Ａ内に噴射される。

また、掃気通路２４，２７内に存在する掃気規制部３７，３８によって流れを規制されることにより、掃気通路２４，２７の通路面積が局所的に小さくなるので、この部分を通過する混合気Ｍの速度が大きくなるとともに、混合気Ｍの流れが掃気通路２４，２７の外径面２４Ｃ，２７Ｃと内側面２４Ａ，２４Ｂ、２７Ａ，２７Ｂにそれぞれ近接した領域に集中する。その結果、この高速の混合気Ｍにより、混合気Ｍに含まれている燃料が掃気通路２４，２７の外径面２４Ｃ，２７Ｃおよび内径面に付着することが抑制されるので、燃料が液滴となって燃焼室１ａ内に導入することに起因する燃焼効率の低下を効果的に防止できる。

また、混合気Ｍは、掃気通路２４，２７の２つの内側面２４Ａ，２４Ｂ、２７Ａ，２７Ｂに沿って流れたのち、掃気ポート２４ａ，２７ａ（図３）から、そのまま内側面２４Ａ，２４Ｂ、２７Ａ，２７Ｂに沿った一定の方向に噴射されるので、この方向を排気ポート２３ａから離れる方向に適切に設定することにより、混合気の排気ポート２３ａからの吹抜けを効果的に抑制できる。

さらに、シリンダブロック１とは別体に形成された掃気通路壁３４をシリンダブロック１に取り付けているから、シリンダブロック１を成形する成形型が、スライド型を含まない簡単な構造のもので済むので、製造コストが低下する。また、掃気通路壁３４がシリンダブロック１とは別体であることから、掃気規制部３７，３８を掃気通路壁３４に容易に設けることができるので、製造コストの増大を抑制できる。さらに、前記掃気通路壁３４および掃気規制部３７，３８はそれぞれ板材で形成されているから、掃気通路壁３４および掃気規制部３７，３８自体を安価に製造できる。

さらに、掃気通路壁３４は、図４に示すシリンダブロック１に形成されてシリンダブロック１の軸方向下方に開口する嵌合溝３９，４０に挿入され、掃気通路壁３４の下端部がシリンダブロック１に取り付けられた保持部材４１の頭部４１ａに当接して嵌合溝３９，４０からの離脱が阻止されているから、シリンダブロック１を単体で移動させるときに排気通路壁３４がシリンダブロック１から離脱することがないので、エンジンの組立性が向上する。

なお、図３に示す第１および第２掃気通路２４，２７は、その一方または両方の下端を軸受１０まで延在させないで、軸受１０よりも上方において、破線で示す下端開口２４ｂ，２７ｂを介してクランク室２ａに連通させることにより、クランク室２ａ内の混合気Ｍを、軸受１０を介することなく、直接、掃気通路２４，２７に導入してもよい。

本発明の一実施形態に係る２サイクルエンジンの正面断面図である。図１のII−II線に沿った側面断面図である。（ａ）は図２の要部の拡大図である。図３のシリンダブロックの底面図である。図３のＶ−Ｖ線に沿った拡大断面図である。掃気通路壁および保持部材を示す斜視図である。吸気行程におけるシリンダブロックとクランクケースとを拡大して示す正面断面図である。掃気行程におけるシリンダブロックとクランクケースとを拡大して示す側面断面図である。

符号の説明

１シリンダブロック
１Ａシリンダボア
２４，２７掃気通路
２４Ａ，２４Ｂ、２７Ａ，２７Ｂ内側面
２４Ｃ，２７Ｃ外径面
２７，２８掃気規制部
３４掃気通路壁
３９，４０嵌合溝
４１保持部材

Claims

掃気通路の内径壁を形成する掃気通路壁がシリンダブロックと別体に形成されて、前記シリンダブロックに取り付けられ、
前記掃気通路壁に、前記掃気通路の外径面とシリンダボアの周方向に対向する２つの内側面とから離間し、前記掃気通路の内径側の周方向中央部を塞ぐ掃気規制部が設けられている２サイクルエンジン。
請求項１において、前記掃気通路壁および掃気規制部はそれぞれ、板材で形成されている２サイクルエンジン。
請求項１または２において、前記掃気通路壁は、前記シリンダブロックに形成されてシリンダブロックの軸方向下方に開口する嵌合溝に挿入され、前記シリンダブロックに取り付けられた保持部材により、前記掃気通路壁の前記嵌合溝からの離脱が阻止されている２サイクルエンジン。