JP2023051173A

JP2023051173A - ２気筒レシプロエンジン

Info

Publication number: JP2023051173A
Application number: JP2021161690A
Authority: JP
Inventors: 和宏田中; Kazuhiro Tanaka
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-04-11
Also published as: US20230096904A1

Abstract

【課題】エンジンの占有スペースが小さく、エンジン周辺部の温度上昇ができるだけ抑制された２気筒レシプロエンジンを提供する。【解決手段】シリンダブロック６と、２７０度位相で第１気筒６１と第２気筒６２とに連結しているクランク軸と、第１気筒６１の燃焼室と接続している第１排気ポート７１と、第２気筒６２の燃焼室と接続している第２排気ポート７２と、第１排気ポート７１と接続する第１ヘッダー部７３と、第２排気ポート７２と接続する第２ヘッダー部７４と、第１ヘッダー部７３及び第２ヘッダー部７４と接続している排気集合部７５とが備えられ、第１ヘッダー部７３と第２ヘッダー部７４と排気集合部７５とがシリンダブロック６内に設けられている２気筒レシプロエンジン。【選択図】図３

Description

本発明は、２気筒レシプロエンジン、特に２気筒レシプロエンジンの排気系に関する。

２気筒レシプロエンジンでは、エンジン振動と出力性能とを両立させるために、第１気筒と第２気筒とのクランク位相として１８０度が採用され、バランサーが備えられている。さらに、特許文献１で示す２気筒レシプロエンジンでは、第１気筒の排気管と第２気筒の排気管とが、シリンダブロックから出てシリンダブロックの前面付近を下方に延びて、シリンダブロックの底部付近で集合管に接続される。さらに、集合管の下流端部に触媒管の上流端部が接続されている。この構成では、排気管の集合管までの長さ、ないしは排気管の触媒管までの長さ十分に確保することできるので、排気干渉を低減させることができる。

特開２０２１－０４２６７８号公報

オフロード走行などの過酷な走行が頻繁に行われる多目的車両のような車両に２気筒レシプロエンジンが搭載される場合、排気管が長尺になると、エンジンの占有スペースが大きくなる問題や、長く延びた排気管の表面積の拡大から排気管周辺領域の温度が上昇しやすいという問題が生じる。

このような実情に鑑み、本発明の目的は、エンジンの占有スペースが小さく、エンジン周辺部の温度上昇ができるだけ抑制された２気筒レシプロエンジンを提供することである。

本発明による２気筒レシプロエンジンは、シリンダブロックと、２７０度位相で第１気筒と第２気筒とに連結しているクランク軸と、前記シリンダブロックに設けられるとともに前記第１気筒の燃焼室と接続している第１排気ポートと、前記シリンダブロックに設けられるとともに前記第２気筒の燃焼室と接続している第２排気ポートと、前記第１排気ポートと接続する第１ヘッダー部と、前記第２排気ポートと接続する第２ヘッダー部と、前記第１ヘッダー部及び前記第２ヘッダー部と接続して前記第１排気ポート及び前記第２排気ポートからの排気を集合させる排気集合部とを備え、
前記第１ヘッダー部と前記第２ヘッダー部と前記排気集合部とが前記シリンダブロック内に設けられている。

この構成では、２７０度位相で第１気筒と第２気筒とを接続する、いわゆる２７０度クランクが採用されているので、１８０度クランクに比べて、排気干渉が抑制される。このことを利用して、第１排気ポートと第１ヘッダー部と第２排気ポートと第２ヘッダー部と排気集合部とからなる排気流路がシリンダブロック内に設けられている。つまり、第１気筒と第２気筒との燃焼室から排気集合部までの排気流路が短尺となり、かつシリンダブロック内に設けられているので、排気流路の表面積が小さくなり、熱害も抑制される。さらに、排気流路を含むエンジン構造がシンプルになり、エンジンの占有スペースが小さくなる。このことにより、エンジンの地上高さを高くしても、車両の他の装備品をスペース的に圧迫することが少なくなり、オフロード走行を行うような多目的車両などにとっては、利点となる。

２７０度クランクが採用されているので、１８０度クランクに比べて、排気干渉が抑制されるが、一次振動は発生するので、この振動を抑制するために、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記クランク軸と平行に延びている１軸一次バランサーが備えられている。

２気筒レシプロエンジンにおいて、直列２気筒は、Ｖ型２気筒に比して、エンジン構造がシンプルであり、車体の搭載する際の車体レイアウトの自由度が高く、またコスト面でも有利である。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記第１気筒と前記第２気筒とは直列配置されている。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記排気集合部の排出開口部に接続されるとともに、前記排気を浄化する触媒コンバータを収納する触媒管が前記シリンダブロックに隣接して配置されている。この構成では、触媒管がシリンダブロックに隣接しているので、触媒コンバータが早期に暖められ、排ガス浄化機能が向上する。

オフロード車の側面図である。オフロード車の動力伝達系を示す平面図である。エンジンを模式的に示す概略図である。エンジンのクランク軸を模式的に示す概略図である。

なお、本明細書では、特に断りがない限り、「前」は機体前後方向（走行方向）に関して前進走行での前方を意味し、「後」は機体前後方向（走行方向）に関して前進走行での後方を意味する。また、左右方向または横方向は、機体前後方向に直交する機体横断方向（機体幅方向）であり、「左」は前進走行での左側を「右」は前進走行での右側を意味する。「上」または「下」は、機体の鉛直方向（垂直方向）での位置関係であり、地上高さにおける関係を示す。さらに、「上流」または「下流」は、排気の流れ方向での上流または下流を意味する。

次に、図面を用いて、本発明による２気筒レシプロエンジンの具体的な実施形態の１つを説明する。図１は、２気筒レシプロエンジン（以下、単にエンジンと略称される）を搭載した多目的車両の一例であるオフロード車の側面図であり、図２は、オフロード車の動力伝達系を示す平面図である。

オフロード車は、操向操作自在な左右一対の前車輪１１と左右一対の後車輪１２とによって対地支持された車体フレーム１を備える。この車体フレーム１の中央部に運転部１４が配置されている。車体フレーム１の後部に荷台１３が設けられている。運転部１４の後方で荷台１３の下方に、動力ユニットＰＵが配置されている。このオフロード車は、動力ユニットＰＵからの駆動力を前車輪１１と後車輪１２とに伝える４輪駆動型に構成され、オフロード走行を含む多種の走行に使用される。

運転部１４を取り囲むように、運転部１４を保護する保護フレーム１５が備えられている。荷台１３は、前端側を上昇させて積載物を排出できるようにダンプ式に構成されている。運転部１４には、運転者が着座する運転座席１６と、前車輪１１を操向制御するステアリングホイール１７が備えられている。運転座席１６の左右両側には、イクステリアサイドパネル１８が設けられている。

図２に示すように、動力ユニットＰＵには、エンジン５と、ＣＶＴ４と、トランスミッション３とが含まれている。トランスミッション３は、ＣＶＴ４で変速されたエンジン５からの動力をさらに変速して後車輪１２に伝達する。トランスミッション３の変速動力を後車輪１２に伝達するために、トランスミッション３の下端部から、左右一対の後輪車軸３１が延びている。さらに、トランスミッション３の下端部から前方に伝動軸３０が延びている。伝動軸３０の動力は、前輪差動機構３２と、左右一対の前輪車軸３３とを介して前車輪１１に伝達される

図３の模式図を用いて、エンジン５の構造、特に排気系を説明する。エンジン５は、主構成要素として、シリンダブロック本体を備えている。シリンダブロック本体の上部にはシリンダヘッドが組み付けられるが、ここでは、シリンダブロック本体とシリンダヘッドとを組み合わせた構成要素の総称としてシリンダブロック６なる語句が用いられている。

シリンダブロック６には、第１気筒６１と第２気筒６２とが直列配置されている。つまり、このエンジン５は４サイクル直列２気筒エンジンである。第１気筒６１及び第２気筒６２の燃焼室には、点火プラグ６５が配置されている。第１気筒６１の燃焼室の上部の一方側には、第１吸気ポート６３が設けられ、他方側には第１排気ポート７１が設けられている。第２気筒６２の燃焼室の上部の一方側には、第２吸気ポート６４が設けられ、他方側には第２排気ポート７２が設けられている。第１吸気ポート６３及び第２吸気ポート６４には吸気弁が備えられ、第１排気ポート７１及び第２排気ポート７２には排気弁が備えられているが、それらの図示は省略されている。

第１排気ポート７１の下流端部には第１ヘッダー部７３が接続され、第２排気ポート７２の下流端部には第２ヘッダー部７４が接続されている。さらに、第１ヘッダー部７３及び第２ヘッダー部７４は排気集合部７５の上流端部と接続している。排気集合部７５は、第１排気ポート７１及び第２排気ポート７２からの排気を集合させる機能を有する。第１ヘッダー部７３と第２ヘッダー部７４と排気集合部７５とは、一体的に構成され、排気マニフォールドを形成している。この排気マニフォールドはシリンダブロック６内に配置されている。

排気集合部７５の下流端部である排出開口部７５ａに、触媒管７６が接続される。触媒管７６はシリンダブロック６から延びて、シリンダブロック６に隣接して配置されている。触媒管７６には、排気を浄化する触媒コンバータ７７が収納されている。触媒コンバータ７７は、シリンダブロック６に隣接しているので、シリンダブロック６から十分な熱を受けるので、早期に温められ、排ガス浄化機能が向上する。

クランク軸８が図４に模式的に示されている。クランク軸８は、クランク主軸８０と、カウンタウエイト８３と、第１クランクピン８１と、第２クランクピン８２とを有する。この４サイクル直列２気筒エンジンは、７２０度のクランク角度を採用している。つまり、第１気筒６１のピストンロッド（非図示）と連結している第１クランクピン８１と、第２気筒６２のピストンロッド（非図示）と連結している第２クランクピン８２とは、２７０度の位相を有する。このため、エンジン制御系において、バルブ開閉タイミング、燃料噴射、点火の位相も、２７０度位相クランクに合うように制御される。

２７０度位相クランクでは、１８０度位相クランクに比べ、点火タイミングの間隔が長くなり、排気干渉が低減される。さらに、２７０度位相クランクでは、１８０度位相クランクや３６０度位相クランクのような二次振動が発生しないメリットがある。但し、一次振動は発生するので、この一次振動を打ち消すための１軸一次バランサー９が備えられている。図４で模式的に示すように、１軸一次バランサー９は、クランク軸８と平行に延び、クランク軸８に連動連結して回転する軸にバランサーが取り付けられている。

〔別実施の形態〕
（１）上述した実施形態では、本発明による２気筒レシプロエンジンの構造は、模式的に示されているだけであるが、本発明の趣旨から逸脱しない限り、自由な構造を採用することができる。

（２）上述した実施形態では、本発明による２気筒レシプロエンジンは、四輪駆動の多目的車両に搭載されていたが、これに代えて、二輪駆動車両、二輪車両、三輪車両など、種々の車両に搭載されてもよい。また、定置用エンジンやポータブルエンジンとして用いられてもよい。

なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、種々の２気筒レシプロエンジンに適用可能である。

５：エンジン（２気筒レシプロエンジン）
６：シリンダブロック
６１：第１気筒
６２：第２気筒
７１：第１排気ポート
７２：第２排気ポート
７３：第１ヘッダー部
７４：第２ヘッダー部
７５：排気集合部
７６：触媒管
７７：触媒コンバータ
８：クランク軸
８０：クランク主軸
８１：第１クランクピン
８２：第２クランクピン
９：１軸一次バランサー
ＰＵ：動力ユニット

Claims

２気筒レシプロエンジンであって、
シリンダブロックと、
２７０度位相で第１気筒と第２気筒とに連結しているクランク軸と、
前記シリンダブロックに設けられるとともに前記第１気筒の燃焼室と接続している第１排気ポートと、
前記シリンダブロックに設けられるとともに前記第２気筒の燃焼室と接続している第２排気ポートと、
前記第１排気ポートと接続する第１ヘッダー部と、
前記第２排気ポートと接続する第２ヘッダー部と、
前記第１ヘッダー部及び前記第２ヘッダー部と接続して前記第１排気ポート及び前記第２排気ポートからの排気を集合させる排気集合部と、を備え、
前記第１ヘッダー部と前記第２ヘッダー部と前記排気集合部とが前記シリンダブロック内に設けられている２気筒レシプロエンジン。
前記クランク軸と平行に延びている１軸一次バランサーが備えられている請求項１に記載の２気筒レシプロエンジン。
前記第１気筒と前記第２気筒とは直列配置されている請求項１または２に記載の２気筒レシプロエンジン。
前記排気集合部の排出開口部に接続されるとともに、前記排気を浄化する触媒コンバータを収納する触媒管が前記シリンダブロックに隣接して配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の２気筒レシプロエンジン。