JP2526986Y2 - エンジンのピストン構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、シリンダ周壁にピスト
ンにより開閉される掃気ポートが開口したエンジンにお
いてそのピストン構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、２サイクルエンジンとして、例え
ば特開昭５９−１５８３２９号公報に開示されているよ
うに、シリンダ周壁に掃気ポートと排気ポートとを開口
し、この両ポートをピストンにより所定のタイミングで
開閉して、混合気を掃気ポートからシリンダに供給する
一方、排気ポートから排気ガスを排出するようにしたも
のは知られている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
２サイクルエンジンにおいてその出力向上を図るべく上
記掃気ポートの上流側に過給機を配設して、該過給機で
過給された混合気を掃気ポートよりシリンダ内に供給す
るようにした場合、シリンダ周壁に掃気ポートが開口し
ているため、この掃気ポートからクランクケースに高圧
の過給混合気が吹き抜けてクランクケース内のブローバ
イガス圧力が高まる。このブローバイガス圧力によって
ピストンがその下降時に大きな背面抵抗を受ける結果、
そのポンピングロスによりエンジン出力の向上を有効に
図り得ない。

【０００４】また、クランクケースのオイル溜めからシ
リンダ周壁へ、ピストン頂部に設けたピストンリング
（コンプレッションリング等）を潤滑すべく供給される
オイルの一部がその途中のシリンダ周壁の掃気ポートへ
流出し、掃気時にシリンダ内に供給されて燃焼消費され
たり、排気ポートに吹き抜けたりして無駄にオイルが消
費されてしまい、オイル消費量の増大を招くという問題
がある。

【０００５】本考案はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、上述の如くシリンダ周
壁にピストンにより開閉される掃気ポートを開口し、該
掃気ポートの上流側に過給機を配設したエンジンにおい
て、該掃気ポートよりも下方のシリンダ周壁において掃
気ポートとクランクケースとの連通をシールするととも
に、ピストン内方空間部からピストン頂部へオイルを供
給できるようにすることにより、ピストンリングのシリ
ンダ周壁に対する潤滑性を確保してその摩耗や焼付等を
防止しながら、過給気のクランクケースへの吹き抜けを
防止してピストンの背面抵抗を可及的に低減するととも
に、クランクケース内のオイルの掃気ポートへの流出を
防止してオイル消費量を可及的に低減させることにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案の解決手段は、シリンダ周壁にピストンによ
り開閉される掃気ポートが開口しており、該掃気ポート
の上流側に過給機が配設されているエンジンにおいて、
ピストン上死点時において上記掃気ポートよりも上方に
位置するピストン頂部の外周面にピストンリング溝が形
成され、該ピストンリング溝にシリンダの気密を保持す
るためのピストンリングが装着されている。ピストン上
死点時において上記掃気ポートよりも下方に位置するピ
ストンスカート部の外周面にシールリング溝が形成さ
れ、該シールリング溝に上記掃気ポートをシリンダ下方
のクランクケースに対してシールするためのシールリン
グが装着されている。そして、ピストン内方にはピスト
ン下方に開放されオイルが供給される内方空間部が形成
されているとともに、一端が上記ピストンリング溝の周
方向において上記掃気ポートと対向しない部位に開口
し、他端が上記内方空間部に開口して両者を連通せしめ
るオイル通路が設けられているものとする。

【０００７】

【作用】上記の構成により、本考案では、ピストン位置
に拘らずシリンダ周壁に開口する掃気ポートよりも下方
にシールリングが位置して該掃気ポートがクランクケー
スに対してシールされるので、過給機からの過給気のク
ランクケースへの吹き抜けが防止されるとともに、クラ
ンクケース内のオイルの掃気ポートへの流出が防止され
ることになる。

【０００８】この場合、上記シールリングによって掃気
ポートよりも上方のシリンダ周壁上部へのオイルの供給
が阻止されるものの、ピストンの内方空間部に、オイル
ジェットより噴射されたオイル、あるいはクランクシャ
フトによって掻き上げられたオイルが供給され、この内
方空間部に供給されたオイルがピストンの下降に伴っ
て、オイル通路からピストン頂部へ供給され、上記ピス
トンスカート部のシールリングでシリンダ周壁のオイル
が掻かれたにも拘らず、ピストン頂部に設けられたピス
トンリングはこの新たなオイルの供給によりその潤滑性
が維持される。また、ピストンの上昇に伴っては、ピス
トン頂部のオイルは逆に、オイル通路を介してピストン
の内方空間部に戻されるので、上記潤滑性の維持と共に
オイルの掃気ポートへの流出が防止できる。

【０００９】その際、上記オイル通路は、上記ピストン
リング溝の周方向において掃気ポートと対向しない部位
に開口しているので、上記ピストンが下降する際、該オ
イル通路から供給されたオイルが直接掃気ポートに流出
することはなく、オイル消費量低減の実効を上げること
ができる。

【００１０】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１１】図１は本考案を２サイクルエンジンに適用
した場合の実施例を示す。１はエンジン本体Ｅに形成さ
れたシリンダ、２は該シリンダ１内に摺動自在に配設さ
れたピストンである。該エンジン本体Ｅのシリンダ周壁
３には、ピストン２の下降・上昇に伴い該ピストン２の
周壁によって開閉される掃気ポート４が開口されてい
る。また、上記エンジン本体Ｅにおいてシリンダ１のピ
ストン上死点位置（図１の実線位置）より上方位置に
は、燃料供給手段としてのインジェクタ７を備えた吸気
通路５と排気通路６とが各々吸・排気ポート８，９を介
して開口されている。該吸・排気ポート８，９には各ポ
ート８，９を開閉する吸・排気弁１０，１１が配設され
ている。また、上記掃気ポート４は掃気通路１２により
上記インジェクタ７上流の吸気通路５に連通接続されて
いる。該掃気通路接続部上流の吸気通路５にはエアを過
給する過給機としてのエアポンプ１３が配設されてお
り、該エアポンプ１３により過給されたエアに上記イン
ジェクタ７から燃料を噴射供給して混合気を生成し、吸
気ポート８よりシリンダ１内に供給する一方、上記過給
エアを掃気ポート４にも掃気エアとして供給するように
している。

【００１２】そして、上記吸・排気弁１０，１１の開閉
タイミングは、図２に示すように、ピストン下死点近傍
で吸気弁１０が開きかつ排気弁１１が閉じるとともに、
排気弁１１の開弁時期が掃気ポート４の開時期よりも早
く、かつ吸気弁１０の閉弁時期が掃気ポート４の閉時期
よりも遅くなるように設定されている。尚、１４は吸気
通路５上流に配設されたエアクリーナ、１５は掃気通路
１２の途中とエアポンプ１３上流の吸気通路５とを連通
するバイパス通路、１６は該バイパス通路１５に配設さ
れ過給圧を所定値以下に保持制御するリリーフ弁であ
る。また、１７は吸気通路５に配設されたスロットル
弁、１８は掃気通路１２に配設された流量調整用の制御
弁、１９は点火プラグである。

【００１３】また、図３に示すように、上記ピストン２
の内方にはピストン下方に開放された内方空間部２０が
形成されており、エンジン本体Ｅのシリンダ下方のクラ
ンクケース２１に設けたオイル面より掻き上げられたオ
イルあるいはオイルジェットにより噴射されたオイルが
供給されるようになされている。

【００１４】一方、ピストン２が上死点にある時におい
て上記掃気ポート４よりも上方に位置するピストン２の
頂部２ａの外周面には第１および第２のピストンリング
溝２２，２３が形成されている。該各ピスントリング溝
２２，２３にはピストンリングとしてのコンプレッショ
ンリング２４，２５がそれぞれ装着されていて、シリン
ダ１の気密性を確保するようになされている。

【００１５】そして、図３の如くピストン２が上死点に
ある時において上記掃気ポート４よりも下方に位置する
ピストン２のスカート部２ｂの外周面にはシールリング
溝２６が形成されている。該シールリング溝２６にはシ
ールリングとしてのコンプレッションリング２７が装着
されていて、掃気ポート４をシリンダ下方のクランクケ
ース２１に対してシールするようになされている。

【００１６】さらに、図３に示すように、上記ピストン
２には、一端が上記第２ピストンリング溝２３の周方向
において上記掃気ポート４と対向しない部位に開口し、
他端が上記内方空間部２０に開口して両者を連通する複
数のオイル通路２９，２９…が放射状に貫通形成されて
いる。このオイル通路２９により、ピストン下降時には
内方空間部２０に供給されたオイルをクランクケース内
で上昇するブローバイガス圧力により第２ピストンリン
グ溝２３からピストン頂部２ａに供給する一方、ピスト
ン上昇時には第２コンプレッションリング２５により第
２ピストンリング溝２３に掻き集められたオイルを上昇
するシリンダ圧力により内方空間部２０に戻してクラン
クケース２１のオイル溜めに回収するようにしている。

【００１７】次に、上記実施例の作動を説明するに、図
２に示すように吸・排気弁１０，１１および掃気ポート
４が閉じかつピストン２が上昇してシリンダ１内の混合
気が圧縮され、上死点前２０度で点火プラグ１９が点火
すると混合気が爆発燃焼する。その後、燃焼ガスの膨張
によりピストン２が下死点前８０度まで下降すると、排
気弁１１が開いて排気が始まり、さらに下死点前５０度
まで下降すると、掃気ポート４が開き、掃気ポート４か
らはエアポンプ１３により過給された加圧エアがシリン
ダ１内に供給され、この加圧エアにより排気ガスが加圧
エアと共に排気ポート９から排気通路６へ効率良く掃気
排出される。その際、ピストン上死点時において掃気ポ
ート４よりも下方に位置するピストンスカート部２ｂに
設けられたコンプレッションリング２７はピストン位置
に拘らず掃気ポート４よりも下方に位置するので、この
コンプレッションリング２７のシール作用によって掃気
ポート４に供給された高圧の過給気がクランクケース２
１へ吹き抜けるのを防止することができる。これによ
り、クランクケース２１内のブローバイガス圧力の上昇
を抑制してピストン２の背面抵抗を可及的に低減し、よ
ってポンピングロスを少なくしてエアポンプ１３の過給
効果によるエンジン出力の向上を実効あるものにするこ
とができる。また、掃気ポート４から排気ポート１１へ
エアが吹き抜けるものの、このエア中には燃料成分は含
まれていないので、排気ガスの掃気を確実かつ効率良く
行いながら燃費の低減およびエミッション性の改善を図
ることができる。

【００１８】次に、ピストン２が下死点近傍まで下降す
ると、下死点前１０度で吸気弁１０が開き、下死点後１
０度で排気弁１１が閉じて、吸気ポート８からはエアポ
ンプ１３により過給された混合気がシリンダ１内に供給
されて給気が始まる。このように吸気ポート８の開期間
と排気ポート９の開期間とのオーバラップが狭められる
ことにより、吸気ポート８から排気ポート９への混合気
の吹き抜けが可及的に抑制されて、燃費の低減およびエ
ミッション性の改善の実効を上げることができる。

【００１９】さらに、ピストン２が下死点後５０度まで
上昇すると、掃気ポート４が閉じるが、吸気弁１０はそ
の後も下死点後８０度まで開き続けて混合気がシリンダ
１に供給される。このことにより、吸気ポート８の開く
期間が長くなるので、混合気の充填量を増大させること
ができる。しかも、吸気ポート８にはエアポンプ１３に
よって過給された混合気が供給されるので、ピストン２
上昇によるシリンダ圧力の上昇に拘らず上記吸気ポート
８の開期間の間混合気をシリンダ１に強制的に充填する
ことができるので、充填量を確実に増大させることがで
き、エンジン出力を向上させることができる。

【００２０】また、上記コンプレッションリング２７の
シール作用によってクランクケース２１から掃気ポート
４へオイルが流出するのを防止することができる。さら
に、掃気用の加圧エアや混合気は、クランクケース２１
を通らずに掃気ポート４や吸気ポート８からシリンダ１
に供給されるので、この加圧エアや混合気にオイルが混
入することもなく、よってオイル消費量を可及的に低減
することができる。

【００２１】この場合、上記コンプレッションリング２
７によって掃気ポート４よりも上方のシリンダ周壁上部
へのオイルの供給が阻止されるものの、ピストン２の下
降に伴うクランクケース２１内のブローバイガス圧力の
上昇により、内方空間部２０に供給されたオイルがオイ
ル通路２９，２９…から第２ピストンリング溝２３に供
給されてピストン頂部２ａにオイルが供給されるので、
コンプレッションリング２４，２５を良好に潤滑でき、
リングの摩耗や焼付きを確実に防止することができる。
その際、上記オイル通路２９，２９…は第２ピストンリ
ング溝２３の周方向において掃気ポート４と対向しない
部位に開口しているので、上記ピストン２が下降する
際、該オイル通路２９，２９…から供給されたオイルが
直接掃気ポート４に流出することはなく、オイル消費量
低減の実効を上げることができる。また、ピストン２の
上昇に伴っては、ピストン頂部２ａのオイルは逆に、オ
イル通路２９，２９…を介してピストン２の内方空間部
２０に戻されるので、上記潤滑性の維持と共にオイルの
掃気ポート４への流出を防止することができる。

【００２２】さらに、図４は本考案を別のタイプの２サ
イクルエンジンに適用した場合の変形例を示す。この２
サイクルエンジンでは、シリンダ周壁３にピストン２に
より開閉される複数の掃気ポート４′，４′，…を開口
し、該掃気ポート４′，４′，…に接続された掃気通路
１２′にルーツブロアタイプの過給機３０を配設すると
ともに、エンジン本体Ｅにおいてシリンダ１のピストン
上死点位置（図４の実線位置）より上方位置に、排気通
路６を分岐した２本の排気ポート９，９を介して開口
し、該各排気ポート９に各ポート９を開閉する排気弁１
１，１１を配設し、過給機３０で過給され掃気ポート
４′からシリンダ１に供給された混合気によってシリン
ダ１を掃気するとともにこの混合気をシリンダ１に充填
するようにしたユニフロー掃気方式２サイクルエンジン
である。そして、ピストン上死点時において上記掃気ポ
ート４′，４′，…よりも下方に位置するピストンスカ
ート部２ｂにコンプレッションリング２７′を設けたも
のである。本例においては、複数の掃気ポート４′，
４′，…からクランクケース２１への過給混合気の吹き
抜けおよびこの複数の掃気ポート４′，４′，…へのオ
イルの流出を防止することが可能であり、上記実施例と
同様の効果を得ることができる。

【００２３】尚、本考案は２サイクルエンジンのみなら
ず、４サイクルエンジンに対しても広く適用可能であ
る。

【００２４】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
ピストン上死点時においてシリンダ周壁に開口する掃気
ポートよりも下方に位置するピストンスカート部に設け
たシールリングにより該掃気ポートを常にクランクケー
スに対してシールするとともに、ピストンの内方空間部
をオイル通路によりピストンリング溝の周方向において
掃気ポートと対向しない部位に連通させるようにしたの
で、ピストンリングのシリンダ周壁に対する潤滑性を良
好に確保してその摩耗や焼付等を防止しながら、過給気
のクランクケースへの吹き抜けを防止してピストン背面
抵抗を可及的に低減し、エンジン出力を向上できるとと
もに、オイルの掃気ポートへの流出を効果的に防止して
オイル消費量を可及的に低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す全体概略構成図である。

【図２】掃気ポートおよび吸・排気弁の開閉タイミング
を示す説明図ある。

【図３】要部拡大断面図である。

【図４】変形例を示す図１相当図である。

【符号の説明】

Ｅ エンジン本体 １ シリンダ ２ ピストン ２ａ ピストン頂部 ２ｂ ピストンスカート部 ３ シリンダ周壁 ４，４′ 掃気ポート ５ 吸気通路 １２，１２′ 掃気通路 １３ エアポンプ ２０ 内方空間部 ２１ クランクケース ２２ 第１ピストンリング溝 ２３ 第２ピストンリング溝 ２４，２５ コンプレッションリング（ピストンリン
グ） ２６ シールリング溝 ２７，２７′ コンプレッションリング（シールリン
グ） ２９ オイル通路 ３０ 過給機

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ周壁にピストンにより開閉され
   る掃気ポートが開口しており、該掃気ポートの上流側に
   過給機が配設されているエンジンにおいて、ピストン上
   死点時において上記掃気ポートよりも上方に位置するピ
   ストン頂部の外周面にピストンリング溝が形成され、該
   ピストンリング溝にシリンダの気密を保持するためのピ
   ストンリングが装着されており、 ピストン上死点時において上記掃気ポートよりも下方に
   位置するピストンスカート部の外周面にシールリング溝
   が形成され、該シールリング溝に上記掃気ポートをシリ
   ンダ下方のクランクケースに対してシールするためのシ
   ールリングが装着されており、ピストン内方にはピストン下方に開放されオイルが供給
   される内方空間部が形成されているとともに、一端が上
   記ピストンリング溝の周方向において上記掃気ポートと
   対向しない部位に開口し、他端が上記内方空間部に開口
   して両者を連通せしめるオイル通路が設けられている こ
   とを特徴とするエンジンのピストン構造。