JP2014125894A - 2ストロークエンジンとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】排気弁の開弁時における排気ポート上縁の位置を高精度に確保して、十分なエンジン出力の向上を図ることができる2ストロークエンジンとその製造方法を提供する。
【解決手段】鋳造品であるシリンダCYの内面に開口した排気ポート8と、排気ポート8に連通する排気通路4と、シリンダCY内に機械加工によって形成された弁体通路12から排気通路4内にスライド移動により進退する排気弁14とを備え、排気ポート8および排気弁14はシリンダの周方向に並んで一対ずつ配置されており、排気弁14が排気ポート8の近傍に進出したとき、排気弁14の先端縁14aが排気タイミングを決定し、排気弁14が後退したとき、前記弁体通路12の形成時に機械加工によって形成された排気ポート8の上縁8aが排気タイミングを決定する。
【選択図】図1
【解決手段】鋳造品であるシリンダCYの内面に開口した排気ポート8と、排気ポート8に連通する排気通路4と、シリンダCY内に機械加工によって形成された弁体通路12から排気通路4内にスライド移動により進退する排気弁14とを備え、排気ポート8および排気弁14はシリンダの周方向に並んで一対ずつ配置されており、排気弁14が排気ポート8の近傍に進出したとき、排気弁14の先端縁14aが排気タイミングを決定し、排気弁14が後退したとき、前記弁体通路12の形成時に機械加工によって形成された排気ポート8の上縁8aが排気タイミングを決定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、排気タイミングを調整する排気弁を備えた2ストロークエンジンとその製造方法に関する。
従来、2ストロークエンジンにおいて、排気通路に排気弁を設けて、排気タイミング(排気の開始タイミング)を調整することで、低速回転領域から高速回転領域までのエンジン出力の改善を図るものがある(特許文献1)。このエンジンの場合、排気通路および排気弁の弁体が移動する弁体通路は、中子を用いた鋳造による型成形により、シリンダと同時に形成される。
しかしながら、前記特許文献1による2ストロークエンジンの場合、シリンダボアや排気通路のみならず弁体通路も鋳造による型成形で形成されるから、シリンダの内面に開口する排気ポートの上縁の位置精度が劣る。このため、特に、高速回転領域での排気弁の開弁時に、排気ポートの上縁の位置を高精度に確保するのが難しく、安定したエンジン出力の向上を図ることができない。
本発明の目的は、排気弁の開弁時における排気ポート上縁の位置を高精度に確保して、安定したエンジン出力の向上を図ることができる2ストロークエンジンとその製造方法を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明に係る2ストロークエンジンは、鋳造品であるシリンダの内面に開口した排気ポートと、前記排気ポートに連通する排気通路と、前記シリンダ内に機械加工によって形成された弁体通路から前記排気通路内にスライド移動により進退する排気弁とを備え、前記排気ポートおよび排気弁は前記シリンダの周方向に並んで一対ずつ配置されており、前記排気弁が排気ポートの近傍に進出したとき、前記排気弁の先端縁が排気タイミングを決定し、前記排気弁が後退したとき、前記弁体通路の形成時に機械加工によって形成された排気ポートの上縁が排気タイミングを決定する。ここで、排気ポートの上縁とは、排気ポートにおける最上位に位置する開口縁のことをいう。
この構成によれば、弁体通路および排気ポートの上縁が鋳造成形ではなく、機械加工により形成されているので、従来に比べて寸法精度が向上し、排気ポートの上縁の位置を高精度に確保できる。したがって、排気弁が後退して開弁した高速回転領域でのエンジンの出力を安定して向上させることができる。
本発明において、前記排気ポートの上縁が前記シリンダの軸心と直交する直交面上に位置する直線部により形成されていることが好ましい。この構成によれば、排気工程の開始時に、ピストンの下降によって、排気が排気ポートの上縁の直線部において一気に排出されるので、排気効率が向上する。
本発明において、前記排気弁および弁体通路は横断面が長円形であることが好ましい。この構成によれば、排気弁の先端の大部分を容易に直線状とすることができる。
本発明において、前記弁体通路はシリンダの軸心に向かって下方に傾斜していることが好ましい。この構成によれば、排気通路への弁体通路の開口部が小さくて済むので、排気弁の開弁時の排気の流れを、後退した排気弁の先端部によって乱されることが抑制される。
本発明において、前記下方に傾斜した一対の弁体通路はさらに、相対向する内側部が外側部よりも下方に位置するように傾斜していることが好ましい。この構成によれば、下方に傾斜した弁体通路の先端を排気ポートの直線部分に円滑に合致させることができる。
本発明に係る2ストロークエンジンの製造方法は、内面に開口した排気ポートと、この排気ポートに連通する排気通路とを有するシリンダを鋳造により形成し、前記排気通路内にスライド移動により進退する排気弁を収納する弁体通路を機械加工によってシリンダに形成し、前記排気ポートおよび排気弁をシリンダの周方向に並べて一対ずつ配置し、前記排気弁が前記排気ポートの近傍に進出したとき、前記排気弁の先端縁により排気のタイミングを決定させ、前記排気弁が後退したとき、前記弁体通路の形成時に機械加工によって形成された前記排気ポートの上縁により排気タイミングを決定させる。
この構成によれば、前述したように、弁体通路および排気ポートの上縁が鋳造成形ではなく、機械加工により形成されるので、加工精度が向上し、排気弁の開弁時における排気ポートの上縁の位置を高精度に確保できる。これにより、高速回転領域における排気の開始タイミングが正確に決まるので、安定したエンジン出力の向上が達成される。
本発明によれば、弁体通路および排気ポートの上縁が中子を用いた鋳造成形ではなく、機械加工により形成されているから、従来に比べて排気ポートの上縁の位置を高精度に確保できるので、排気弁が開いた高速回転領域において、安定したエンジン出力の向上が達成される。
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ストロークエンジンの要部を示す縦断面図であって、エンジンの回転数が高速回転領域にある場合を示す。同図に示すように、この2ストロークエンジンEは、中央内部にシリンダボア1が形成されたシリンダCYを有し、このシリンダCYの上部にシリンダヘッドCHが、下部にクランクケースCRがそれぞれ連結される。シリンダCYとシリンダヘッドCHと、シリンダボア1内を摺動する図示しないピストンとにより燃焼室2が形成される。このシリンダCYに単一の吸気通路3と、単一の排気通路4と、複数(この例では4つ)の掃気通路5が形成されている。吸気通路3、排気通路4および掃気通路5は、それぞれ、吸気ポート7、排気ポート8および複数の掃気ポート9として、前記シリンダCYの内周面に開口している。
排気通路4は排気ポート8からシリンダCYの径方向外方に向かって斜め下方に傾斜している。前記排気ポート8の上側には、シリンダCYの軸心Cに向かって下方に傾斜する一対の弁体通路12(一方のみを示す)がシリンダCYの周方向に並んで形成されている。弁体通路12の、シリンダ軸心Cと直交する直交面Hに対する傾斜角度αは、例えば約14°であるが、これに限定されない。弁体通路12には、同通路12内をスライド移動する排気弁14が挿入されている。吸気通路3,排気通路4および掃気通路5はシリンダCYの型成形時に中子(図示せず)によって形成されるのに対し、弁体通路12はシリンダCYの外側からの、切削工具を用いた機械加工によって形成されている。排気ポート8の上縁8aは弁体通路12の上縁と合致しており、前記弁体通路12の機械加工時に同時に形成されている。したがって、弁体通路12を型成形した場合に生じる上縁8aの丸み(アール)が存在せず、上縁8aが鋭い角部となっている。
弁体通路12がシリンダ軸心Cと直交する直交面Hに対して下方に傾斜しているので、図3に示すように、弁体通路12の排気通路4への開口長さL1が、二点鎖線で示す傾斜していない弁体通路12Aを設ける場合の開口長さL2よりも短くなる。したがって、排気通路4への弁体通路12の開口部が小さくて済むので、排気弁14の開弁時の排気の流れを、後退した排気弁14の先端部によって乱されることが抑制される。
この2ストロークエンジンEは、伝達機構38、開閉機構37およびガバナ機構39を外部に備え、2ストロークエンジンEのクランク軸(図示せず)に同期して作動するガバナ機構39の駆動力が前記伝達機構38および開閉機構37を介して、シャフト23を回転させ、このシャフト23に固定されたアーム18の回動により、排気弁14,14を弁体通路12内で進退させる。高速回転領域では、排気弁14が図1に示す後退位置にあって開弁状態となっており、この開弁状態で排気ポート8の上縁8aがピストンの下降による排気開始のタイミングを決定する。エンジン回転数の低下に伴って排気弁14が弁体通路12内をスライド移動し、所定の低回転領域で、図3に示す最前進位置に進出する。
図2は後退位置における排気弁14の近傍を上方から見た横断面を示す。同図において、一対の弁体通路12,12の間は隔壁15により区画されており、各弁体通路12に一つの排気弁14がスライド移動可能に挿入されている。
前記排気弁14,14は、図4の斜視図に示すように、円弧面に形成された先端縁14aを有する弁部14bと、中間部14cと、基端の弁軸部14dとを有している。前記弁部14bは横断面が長円形に、中間部14cは外側に円筒状のガイドカラー19が嵌合される円柱状に、弁軸部14dは中間部14cよりも小径の円柱状に、それぞれ形成されている。中間部14cには、ストッパ用の段部14eが形成され、弁軸部14dには支軸16が取り付けられている。
排気弁14の弁部14bは、図3に示す進出状態でシリンダCYの内面に合致する先端形状を有している。図2に示す弁軸部14dは、シリンダCYにねじ止め(図示せず)された押さえ板28に挿通され、この押さえ板28とシリンダCYに形成された段部からなるカラーストッパ17(図1)との間でガイドカラー19が、その軸心方向に位置規制されている。このガイドカラー19は、その内側に排気弁14の中間部14cが嵌合されて、排気弁14のスライド移動をガイドする。前記押さえ板28の外側で排気弁14の支軸16がアーム18に係合されている。シリンダCYにはさらに、図1の排気弁14の前記段部14eに当接して排気弁14を進出位置に位置決めする弁ストッパ27が形成されている。排気弁14のシリンダCY外側はカバー25で覆われている。
エンジンEの低速回転時には、エンジンEの回転に同期したガバナ機構39の駆動力により、伝達機構38および開閉機構37を介して、アーム18の回動によって支軸16が進出方向(図3の左側)に押され、排気弁14が排気ポート8に向かって弁体通路12内をスライド移動する。ガバナ機構39に代えてモータ駆動力によって排気弁14をスライドさせてもよい。排気弁14は、図3に示すように、段部14eが弁ストッパ27に当接して、進出位置に位置決めされる。この状態で、先端縁14aがシリンダCYの内面、つまり、シリンダボア1の内周面に合致しており、先端縁14aが排気開始のタイミングを決定する。つまり、排気弁14の進出により排気開始タイミングを遅らせる。また、排気通路4の入口面積も低回転時の少ない排気量に見合って小さくなる
図5に示すように、一対の排気ポート8,8および一対の弁体通路12,12はそれぞれ、左右対称な位置で同一の高さ位置にくるように設定されている。排気ポート8の上縁8aはシリンダCYの軸心と直交する直交面H上に位置する直線部により形成されている。この直線部8aの幅W1は、排気ポート8の周方向幅W2の1/2以上が好ましい。
シリンダCYの径方向外側から見た図6に示すように、一対の弁体通路12,12は、排気弁14の横断面形状に合致した長円形であり、この弁体通路12,12内を、排気弁14(図1)がスムーズにスライド移動可能となっている。また、弁体通路12,12は、相対向する内側部12aが外側部12bよりも下方に位置するように傾斜している。2つの弁体通路12,12がなす傾斜角度θは、例えば約8°であるが、この傾斜角度に限定されない。
図2から分かるとおり、弁体通路12の外側部12bは内側部12aよりも前方、すなわちシリンダ軸心C寄りに進出している分だけ、内側部12aよりも下方に位置することになる。これに対し、図6に示したとおり、弁体通路12は外側部12bが内側部12aよりも上方となるように傾斜しているので、結局、弁体通路12の先端部分、つまり排気ポート8の上縁8aを、図5に示したシリンダ軸心Cと直交する直交面H上に位置させることができる。
つぎに、上記構成の2ストロークエンジンの動作について、図1および図3を参照しながら説明する。図1に示すガバナ機構39からの駆動力により、エンジンEが高速回転領域にある場合、シャフト23が反時計回りに回転して、アーム18を介し、排気弁14を後退させる。このとき、排気ポート8の上縁8aによって排気タイミング(排出開始のタイミング)が決定される。前記排気ポート8の上縁8aは弁体通路12の形成時の機械加工によって形成されているので、その位置の精度が高いので、高速回転領域において安定したエンジン出力の向上が達成される。
エンジンEが低速回転領域にある場合、ガバナ機構39からの駆動力により、シャフト23が時計回りに回転して、図3に示すように、アーム18を介して排気弁14を排気ポート8に向かって進出させる。排気弁14が進出位置にあるとき、排気弁14の先端縁14aによって排気タイミングが決定される。これにより、排気タイミングが高速回転領域よりも遅れるので、低速回転領域におけるエンジン出力が向上する。
図5に示すように、排気ポート8の上縁8aがシリンダCYの軸心Cと直交する直交面H上に位置する直線部により形成されているから、排気工程の開始時に、ピストンの下降によって、排気が排気ポート8の上縁8aの直線部において一気に排出されるので、排気効率が向上する。また、図1の排気弁14および弁体通路12は横断面が長円形(図6参照)であるので、排気弁14の先端の大部分を容易に直線状とすることができる。
さらに、弁体通路12はシリンダCYの軸心Cに向かって傾斜角度αで下方に傾斜しているから、排気通路4への弁体通路12の開口部の長さL1(図3)が短くて済むので、排気弁14の開弁時に排気通路4を通る排気の流れを、後退した排気弁14の先端部によって乱されることが抑制される。
また、図6に示すように、一対の弁体通路12は、相対向する内側部12aが外側部12bよりも下方に位置するように傾斜角度θで傾斜しているので、図1に示す下方に傾斜した弁体通路12の先端縁14aを排気ポート8の直線部分8aに円滑に合致させることができる。
本発明に係る2ストロークエンジンは、自動二輪車、不整地走行車のほか、各種作業機を駆動する小型エンジンにも適用できる。
以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
3…吸気通路
4…排気通路
8…排気ポート
8a…排気ポートの上縁
12…弁体通路
14…排気弁
14a…排気弁の先端縁
14b…弁部
C…シリンダの軸心
CY…シリンダ
E…2ストロークエンジン
H…直交面
4…排気通路
8…排気ポート
8a…排気ポートの上縁
12…弁体通路
14…排気弁
14a…排気弁の先端縁
14b…弁部
C…シリンダの軸心
CY…シリンダ
E…2ストロークエンジン
H…直交面
Claims (6)
- 鋳造品であるシリンダの内面に開口した排気ポートと、前記排気ポートに連通する排気通路と、前記シリンダ内に機械加工によって形成された弁体通路から前記排気通路内にスライド移動により進退する排気弁とを備え、
前記排気ポートおよび排気弁は前記シリンダの周方向に並んで一対ずつ配置されており、
前記排気弁が排気ポートの近傍に進出したとき、前記排気弁の先端縁が排気タイミングを決定し、前記排気弁が後退したとき、前記弁体通路の形成時に機械加工によって形成された排気ポートの上縁が排気タイミングを決定する2ストロークエンジン。 - 請求項1に記載の2ストロークエンジンにおいて、前記排気ポートの上縁が前記シリンダの軸心と直交する直交面上に位置する直線部により形成されている2ストロークエンジン。
- 請求項1または2に記載の2ストロークエンジンにおいて、前記排気弁および弁体通路は横断面が長円形である2ストロークエンジン。
- 請求項1から3のいずれかに記載の2ストロークエンジンにおいて、前記弁体通路はシリンダの軸心に向かって下方に傾斜している2ストロークエンジン。
- 請求項4に記載の2ストロークエンジンにおいて、前記一対の弁体通路は、相対向する内側部が外側部よりも下方に位置するように傾斜している2ストロークエンジン。
- 内面に開口した排気ポートと、この排気ポートに連通する排気通路とを有するシリンダを鋳造により形成し、
前記排気通路内にスライド移動により進退する排気弁を収納する弁体通路を機械加工によってシリンダに形成し、
前記排気ポートおよび排気弁をシリンダの周方向に並べて一対ずつ配置し、前記排気弁が前記排気ポートの近傍に進出したとき、前記排気弁の先端縁によって排気タイミングを決定させ、
前記排気弁が後退したとき、前記弁体通路の形成時に機械加工によって形成された前記排気ポートの上縁により排気タイミングを決定させる2ストロークエンジンの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012280906A JP2014125894A (ja) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | 2ストロークエンジンとその製造方法 |
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JP2012280906A JP2014125894A (ja) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | 2ストロークエンジンとその製造方法 |
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JP2012280906A Pending JP2014125894A (ja) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | 2ストロークエンジンとその製造方法 |
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JP (1) | JP2014125894A (ja) |
Citations (5)
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2012
- 2012-12-25 JP JP2012280906A patent/JP2014125894A/ja active Pending
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