JP2008121461A

JP2008121461A - ２サイクルエンジン

Info

Publication number: JP2008121461A
Application number: JP2006304142A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Akiyama; 直寛秋山
Original assignee: Husqvarna Zenoah Co Ltd
Current assignee: Husqvarna Zenoah Co Ltd
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2026-11-09
Also published as: JP4878265B2

Abstract

【課題】混合気を燃焼室に対して接線方向から充填する場合でも、吹き抜けを良好に抑制でき、かつ出力を確実に向上させることができる２サイクルエンジンを提供すること。
【解決手段】掃気通路６を流れる混合気が排気ポート９Ａ側から吸気ポート側に向かうように燃焼室８に対して略接線方向から流入する２サイクルエンジン１であって、掃気通路６は、排気ポート９Ａ寄りのメイン通路６１と、吸気ポート寄りのサブ通路６２とを備え、掃気通路６内の吸気ポート側の位置には、混合気を接線方向よりも外方側に案内する第２案内面１４２が設けられ、この第２案内面１４２と燃焼室８の内周面との間には、第２案内面１４２で案内された混合気がぶつかる段差部１５が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、２サイクルエンジンに関する。

従来、２サイクルエンジンにおいて、混合気の排気ポートへの吹き抜けを抑制してＴＨＣ（全炭化水素）の排出量を低減するとともに、掃気効率を上昇させて燃焼室内に充填される混合気濃度を高め、燃焼を改善してエンジン出力を向上させる提案がなされている（特許文献１）。

具体的には、掃気通路の掃気ポートに連なる上面とシリンダ中心に対して直角な方向線とがなす吹き上げ角を、シリンダの周方向において異なるように構成し、吸気ポート寄りの吹き上げ角を排気ポート寄りの吹き上げ角よりも大きくし、混合気を燃焼室内に充填させる際の上方への吹き上げ状態を周方向で異ならせるようにしている。

ところで、従来の掃気通路としては、混合気を燃焼室の略接線方向から充填する形状になっている場合が多い。つまり、排気ポートに対して遠ざかる方向で略接線方向に混合気を充填させるのであり、こうすることで混合気の吹き抜けを抑制しているのである（特許文献２）。

特開２００１−１８２５４１号公報特開昭６０−１５３４２８号公報

しかしながら、特許文献１では、混合気の充填方向がシリンダ中心に沿っており、略接線方向から充填されていない。従って、特許文献２に示すような略接線方向から充填するような形状の掃気通路では、特許文献１に記載したような吹き上げ角を適用すると、かえって十分に吹き抜けを抑制できず、出力の向上もさほど望めない可能性がある。

本発明の目的は、混合気を燃焼室に対して略接線方向から充填する場合でも、吹き抜けを良好に抑制でき、かつ出力を確実に向上させることができる２サイクルエンジンを提供することにある。

本発明の請求項１の２サイクルエンジンは、掃気通路を流れる混合気が排気ポート側から吸気ポート側に向かうように燃焼室に対して略接線方向から流入する２サイクルエンジンであって、前記掃気通路は、前記排気ポート寄りのメイン通路と、前記吸気ポート寄りのサブ通路とを備えているとともに、前記掃気通路内の前記吸気ポート側の位置には、前記混合気を前記接線方向よりも外方側に案内する案内面が設けられ、この案内面と前記燃焼室の内周面との間には、当該案内面で案内された混合気がぶつかる段差部が設けられていることを特徴とする。
なお、ここでの「略接線方向」とは、厳密に接線方向である必要はなく、燃焼室の中心に向かう径方向に対して吸気ポート側にずれた方向をいう。

本発明の請求項２の２サイクルエンジンは、請求項１に記載の２サイクルエンジンにおいて、前記段差部は前記燃焼室と外部とを連通する開口部の内面の一部で形成され、前記案内面は当該開口部に嵌め込まれるカバーの一部で形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項３の２サイクルエンジンは、請求項１または請求項２に記載の２サイクルエンジンにおいて、前記メイン通路および前記サブ通路はそれぞれ異なる通路断面積を有していることを特徴とする。

本発明の請求項４の２サイクルエンジンは、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の２サイクルエンジンにおいて、先導空気通路を備えた層状掃気２サイクルエンジンであることを特徴とする。

以上において、請求項１の発明によれば、サブ通路から燃焼室に流入しようとする混合気は、接線方向から外方に外れて段差部にぶつかり、渦流を発生させる。この渦流はメイン通路からの混合気の流れを変化させ、掃気効率および燃焼状態を改善させる。従って、混合気の吹き抜けをより確実に抑制でき、燃焼効率も向上するので、混合気が燃焼室に対して接線方向から流入する２サイクルエンジンであっても、排ガスを綺麗にでき、出力をアップさせることができる。

請求項２の発明によれば、掃気通路はカバー側と燃焼室側（すなわちシリンダ側）とで分割可能に形成されるため、案内面や段差部を容易に形成でき、製造が簡単である。
請求項３の発明によれば、通路断面積の大小により、通路を流れる混合気の流速を制御できる。従って、エンジンサイズや混合気等の燃焼室への流入角度に応じて通路断面積を適正に設定することで、渦流の発生を適正にでき、混合気の吹き抜けの防止、および出力向上をより確実に実現できる。
請求項４の発明によれば、層状掃気構造を有しているため、吹き抜ける際には、混合気に代わって先導空気が排出されるようになり、一層クリーンな排ガスにできる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る２サイクルエンジン（以下、単にエンジンと称する）１の斜視図。図２は、エンジン１の一部を断面した斜視図。
図１、図２において、エンジン１は、層状掃気２サイクルエンジンであって、シリンダ３の側方には、クランクケース４内に混合気を供給する吸気通路５と、一対の掃気通路６内に先導空気を供給する先導空気通路７とが設けられ、これらの通路５，７の燃焼室８を挟んだ反対側には排気通路９が設けられている。

吸気通路５は、ピストン２の上下動（図中の上下の意）によって開閉する吸気ポート５Ａを備え、ピストン２の上昇時に開いて、負圧となるクランクケース４内に混合気が吸引される。一方、ピストン２の外周には、ピストン２の上昇に伴って先導空気通路７と連通する一対の凹部１０が設けられており、先導空気通路７からの先導空気が凹部１０を通って掃気通路６内に掃気ポート６Ａ側から充填される。

ピストン２が下降して掃気ポート６Ａが燃焼室８内に開くと、クランクケース４内に供給された混合気が掃気通路６を通って燃焼室８内に供給される。この際、予め掃気通路６内の掃気ポート６Ａ側に充填されていた先導空気が最初に燃焼室８に入り込み、この先導空気が排気ポート９Ａ側に回り込んで吹き抜け側に流れるため、混合気が吹き抜けるのを抑制できる。

図３には、掃気ポート６Ａ部分の平断面図が示されている。図１〜図３に示すように、掃気ポート６Ａを有する掃気通路６は、シリンダ３の径方向に対向して２箇所に設けられており、吸気通路５や排気通路９に対して略９０°ずれた位置に設けられている。また、シリンダ３には、燃焼室８と外部と連通する開口部３Ａが設けられている。そして、掃気通路６の大部分は、開口部３Ａおよび燃焼室８の間を隔てる隔壁３Ｂと、開口部３Ａに嵌め込まれるカバー１１とによって区画される空間で形成されている。

図３において、掃気通路６を形成する開口部３Ａの内面のうち、排気ポート９Ａに近い側の壁面１２には、先導空気および混合気を燃焼室８に対して略接線方向から流入させる案内面１２１が設けられている。また、カバー１１の内面（掃気通路６に臨む面）には、燃焼室８側に向けて突出したヒレ状の案内部１３が設けられている。そして、この案内部１３の両面を形成する案内面１３１も同様に、先導空気および混合気を燃焼室８に対して略接線方向から流入させる向きで形成されている。さらに、カバー１１の内面には、案内部１４が設けられている。

案内部１４は、案内面１３１と略平行な第１案内面１４１と、図４に示すように、第１案内面１４１の図中の上部側に連続した第２案内面（本発明の案内面）１４２とからなり、この第２案内面１４２の上下寸法が掃気ポート６Ａの上下寸法と略同じに設けられている。これらの案内面１２１，１３１，１４１，１４２により、掃気通路６からの先導空気および混合気は、排気ポート９Ａ側から吸気ポート５Ａ（図１、図２）側に向けて、燃焼室８に対して略接線方向から流入する。第２案内面１４２の下方は、隔壁３Ｂと近接対向する対向面１４３である。

なお、本実施形態での掃気通路６は、前記ヒレ状の案内部１３により、排気ポート９Ａ寄りに設けられて通路断面積が大きいメイン通路６１と、吸気ポート５Ａ寄りに設けられて通路断面積が小さいサブ通路６２とに分かれており、通路断面積が小さいことで絞られたサブ通路６２側からは、より流速の早い混合気が流入する。

ところで、図４に示すカバー１１において、各通路６１，６２を形成する部分の上面１４４，１４５は、混合気を上方に向けてスムース案内するように、Ｒ形状を伴って上方に拡開している。ただし、これら上面１４４，１４５の吹き上げ角は略同じであり、特許文献１で示されている程は異なっていない。また、図４に示す第２案内面１４２は、第１案内面１４１に対して外方側に大きく折曲している。

従来において、混合気を燃焼室に対して略接線方向から流入させる形状の掃気通路では、本実施形態のような第１案内面１４１に対して大きく折曲した第２案内面１４２は存在せず、図３中に２点鎖線で示すように、第１案内面１４１を延設させた形状の案内面が存在するだけであった。つまり、そのような案内面と燃焼室の内周面との間には、製造上不可欠な段差は存在するものの、積極的に段差が設けられることはなく、混合気を燃焼室の内周面に沿うように流入させるのが一般的であった。

これに対して本実施形態では、第２案内面１４２が大きく折曲していることで、第２案内面１４２と燃焼室８の内周面との間には大きな段差部１５が設けられている。この段差部１５は、シリンダ３の開口部３Ａ内面の一部で形成され、先導空気および混合気の流れに渦流を生じさせるために積極的に設けられている。この段差部１５を有していることが、本発明の最も特徴的な構成である。

従って、本実施形態に設けられた掃気通路６では、第２案内面１４２で案内されたサブ通路６２側からの先導空気および混合気は、図３中に二点鎖線で示す接線方向から外れてさらに外方側を流れ、この第２案内面１４２と燃焼室８の内周面との間に形成された段差部１５にぶつかる。このことにより、サブ通路６２からの流れに渦流が発生するとともに、その渦流がメイン通路６１からの流れに変化を及ぼす。これにより、掃気効率および燃焼状態を改善することになり、ＴＨＣやＨＣ（排ガス値）の減少、および出力の向上を実現できる。

図５には、本実施形態のエンジン１、および段差部１５が設けられていない従来のエンジンを用い、回転数に応じた修正出力、ＴＨＣ濃度、およびＨＣ排出率を測定した。ここで、エンジン１と従来のエンジンとでは、最高出力点での燃料流量が同じになるように調整されている。

この測定の結果、（Ａ）に示すように、エンジン１の出力の方が従来のエンジンの出力よりも大きいと認められる。また、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、エンジン１のＴＨＣ濃度およびＨＣ排出率の方が通常のエンジンよりも少ないと認められる。このことにより、本発明の効果を確認することができた。

なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記実施形態のエンジン１は層状掃気エンジンであったが、先導空気が掃気ポートに充填させることのない通常の２サイクルエンジンであってもよく、このような場合でも、程度の差はあるが、前記実施形態と同様な傾向の結果を得ることができ、本発明の目的を達成できる。

また、前記実施形態では、サブ通路６２の通路断面積は、メイン通路６１の通路断面積よりも僅かに小さかったが、これらが同程度あるいはサブ通路側の通路断面積を絞って一層小さくした場合でも、前記実施形態と同様な傾向の効果を得ることができ、本発明に含まれる。さらに、エンジンサイズや先導空気および混合気の流入方向によっては、メイン通路側の通路断面積をサブ通路の通路断面積より小さくすることも考えられ、このような場合でも本発明に含まれる。

さらに、前記実施形態では、カバー１１に本発明の案内面としての第３案内面１４３が設けられ、開口部３Ａの内面の一部で段差部１５が設けられていたが、製造手法によっては、そのようなカバー１１や開口部３Ａを設けることなく案内面および段差部を設けることも可能であり、そのような場合でも本発明に含まれる。

本発明は、層状掃気構造を有した２サイクルエンジンの他、層状掃気構造を有しない通常の２サイクルエンジンにも利用できる。

本発明の一実施形態に係る２サイクルエンジンを示す斜視図。２サイクルエンジンを一部断面して示す斜視図。２サイクルエンジンの要部を断面して示す平断面図。２サイクルエンジンの構成部材の内面側を一部断面して示す図本発明の効果を説明するための図。

符号の説明

１…２サイクルエンジン、３Ａ…開口部、５Ａ…吸気ポート、６…掃気通路、８…燃焼室、９Ａ…排気ポート、１１…カバー、１５…段差部、６１…メイン通路、６２…サブ通路、１４２…案内面である第２案内面。

Claims

掃気通路を流れる混合気が排気ポート側から吸気ポート側に向かうように燃焼室に対して略接線方向から流入する２サイクルエンジンであって、
前記掃気通路は、前記排気ポート寄りのメイン通路と、前記吸気ポート寄りのサブ通路とを備えているとともに、
前記掃気通路内の前記吸気ポート側の位置には、前記混合気を前記接線方向よりも外方側に案内する案内面が設けられ、
この案内面と前記燃焼室の内周面との間には、当該案内面で案内された混合気がぶつかる段差部が設けられている
ことを特徴とする２サイクルエンジン。
請求項１に記載の２サイクルエンジンにおいて、
前記段差部は前記燃焼室と外部とを連通する開口部の内面の一部で形成され、
前記案内面は当該開口部に嵌め込まれるカバーの一部で形成されている
ことを特徴とする２サイクルエンジン。
請求項１または請求項２に記載の２サイクルエンジンにおいて、
前記メイン通路および前記サブ通路はそれぞれ異なる通路断面積を有している
ことを特徴とする２サイクルエンジン。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の２サイクルエンジンにおいて、
先導空気通路を備えた層状掃気２サイクルエンジンである
ことを特徴とする２サイクルエンジン。