JP3036630B2 - ２サイクルエンジンの排気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２サイクルエンジ
ンの排気装置に関し、特に、排気ポートの上縁位置を変
更することにより排気タイミングを制御する排気通路制
御機構を有する２サイクルエンジンの排気装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】２サイクルエンジンの排気装置において
は、シリンダボアに形成される排気ポートの上縁位置を
変更することによりピストン行程における排気タイミン
グを制御することが行われている。この排気タイミング
の制御は、低速回転時には上縁位置を低くして排気タイ
ミングを遅角させるとともにポート面積を減少させ、高
速回転時には上縁位置を高くして排気タイミングを進角
させるとともにポート面積を増加させることにより、低
速回転から高速回転までの全回転領域にわたって出力を
高めるように制御される。

【０００３】前記排気ポートのポート面積の制御は、シ
リンダに形成される排気通路の上壁部に装着される排気
通路制御機構によって行われる。この排気通路制御機構
は、例えば、前記排気通路の上壁に開口するガイド孔に
沿って摺動可能な排気バルブ（スライドバルブ）を設
け、低速回転時には前記排気バルブを排気ポートボアま
で前進させることにより排気ポートの上縁部を閉じ、高
速回転時には前記排気バルブを後退させて排気ポートを
全開させるように構成される。このような排気通路制御
機構を開示する先行文献には、例えば実開平１−７６５
１９号や実公平８−５３０８号などがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記排
気バルブの摺動移動を案内するガイド孔は排気通路の上
壁に開口するように（交差する方向）に形成されている
ことから、従来の排気通路制御機構の構成によっては、
全閉時の排気バルブ（スライドバルブ）の先端形状をシ
リンダボアに一致させても、そのような形状では排気バ
ルブを後退させた全開時に凹凸が生じることから排気通
路の上壁を滑らかな曲面にすることができず、そのため
に排気通路内でスムーズな排気流れが得られなくなり、
高速回転時の出力を十分に高めることができないという
技術的課題がある。

【０００５】本発明はこのような技術的課題に鑑みてな
されたものであり、本発明の目的は、全閉時には排気ポ
ートの上縁部をシリンダ摺接面に近接した位置で確実に
閉じることで低速回転時の排気通路をスムーズな形状に
して出力を向上させることができ、かつ、全開時にも排
気通路の上壁を凹凸のない滑らかな曲面にしてスムーズ
な排気流れを形成することにより高速回転時の出力を向
上させることができる２サイクルエンジンの排気装置を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、排気ポートの上縁位置を変更することによ
り排気タイミングを制御する排気通路制御機構を有する
２サイクルエンジンの排気装置において、前記排気通路
の上部には該排気通路の上壁部に開口するとともに該排
気通路に対して傾斜した方向に延びるガイド孔が形成さ
れており、該ガイド孔内に前記排気通路制御機構が配設
されており、前記排気通路制御機構は、所定位置に固定
保持されたバルブホルダーと、該バルブホルダーの上面
に形成された前後方向の案内溝に沿って摺動移動可能に
案内支持され排気ポートに近接した前進位置で遅角タイ
ミングを規制するスライドバルブと、前記バルブホルダ
ーに対して揺動可能に装着され前記スライドバルブが後
退した進角タイミング時に該スライドバルブにより駆動
されて前記排気ポート近傍で排気通路上壁面に当接して
該排気通路上壁を滑らかな曲面にするキャップバルブ
と、を具備しており、前記スライドバルブの前端部は遅
角タイミングの位置でシリンダボアと略同心で該シリン
ダボアの円周方向形状に略一致するような円弧形状にさ
れ、前記キャップバルブの先端部は進角タイミングの位
置でシリンダボアと略同心で該シリンダボアの円周方向
形状に略一致するような円弧形状にされ、前記キャップ
バルブの先端部の下面両側部分は進角タイミングの位置
で排気通路の軸心方向から見た形状を該排気通路の断面
形状に略一致させるための湾曲面を有する形状にされる
ことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。なお、各図面を通して同一符号は
同一又は対応部分を示している。図１は本発明を適用し
た２サイクルエンジンの排気装置の一実施例を示す部分
縦断面図であり、図２は図１中の２−２線断面矢視図で
ある。図１及び図２において、シリンダ１には、シリン
ダボア２から外部へ通じる排気通路３が形成されてい
る。排気通路３はシリンダボア２に対して外下向きに傾
斜して形成されている。

【０００８】図３は図１中の３−３矢視線から見て排気
通路の開口部を示す図である。図３において、排気通路
３のシリンダボア２への開口部（排気ポート）４は、垂
直リブ５によって円周方向に分割された２つの排気ポー
ト４ａ、４ｂで形成されている。図１において、シリン
ダ１の前記排気通路３の上部には、該排気通路３の上壁
部（上周面）に開口するとともにシリンダ軸心Ａに直交
する方向（図示の例では水平方向であり、排気通路３の
軸心に対しては外上向きの方向）に延びるガイド孔６が
形成されている。

【０００９】前記ガイド孔６内には、排気通路制御機構
を構成する排気バルブ手段が配設されている。この排気
バルブ手段は、所定位置に固定保持されたバルブホルダ
ー７、該バルブホルダー７の上面に沿って移動可能に案
内支持されたスライドバルブ８、及び前記バルブホルダ
ー７に対して揺動可能に装着されたキャップバルブ９を
備えている。図４は排気バルブ手段のスライドバルブ８
が最も後退した全開時（排気ポート４の上縁部を全開し
た時）の平面図であり、図５は排気バルブ手段の全開時
の側面図であり、図６は図５の排気バルブ手段の背面図
（図５中の６−６線矢視図）である。また、図７は排気
バルブ手段のスライドバルブ８が最も前進した全閉時
（排気ポート４の上縁部を全閉した時）の平面図であ
り、図８は排気バルブ手段の全閉時の側面図である。

【００１０】図１〜図８において、前記スライドバルブ
８は、バルブホルダー７（ガイド孔６）に沿って前進さ
せられて排気ポート４に近接した前進位置（図７及び図
８の全閉位置）にあるときその前縁部で排気ポート４の
上縁部を閉じることにより排気タイミングを遅角状態に
セットし、後退することにより排気ポート４の上縁部を
開放するように動作するものである。本実施例では、前
記スライドバルブ８が排気ポートから最も離隔して（図
１、図４、図５の全開位置）全開状態になったとき（進
角タイミング時）、前記キャップバルブ９が上方へ揺動
して排気通路３の上壁に当接することにより該排気通路
の上壁部（上周面）を滑らかな曲面にするように動作す
るものである。

【００１１】つまり、前記スライドバルブ８は、ガイド
孔６に沿って摺動可能に装着され排気ポート４に近接し
た前進位置（図７、図８）で遅角タイミングを規制する
ものであり、前記キャップバルブ９は、前記スライドバ
ルブ８が後退した進角タイミング時（図１、図２、図４
及び図５の全開状態の時）に前記排気ポート４の上縁の
近傍で排気通路３の内面に当接して該排気通路３の上壁
を滑らかな曲面にするものである。

【００１２】前記排気バルブ手段（スライドバルブ８）
の移動は、エンジンの低速回転時には図７に示すように
全閉位置へ前進させ、エンジンの高速回転時には図１及
び図４に示すように全開位置へ後退させるように制御さ
れる。この駆動源としては、エンジンの回転数（又は吸
気負圧）に対応してスライドバルブ８を移動させ得る機
構であれば種々のものを使用することができ、例えば、
クランクシャフトの回転数に応じて動作する遠心（力）
部材を利用したガバナ機構を用いたり、エンジン回転数
の検出値に基づいてオンオフするソレノイド機構を用い
たり、さらにはエンジンの吸気負圧に感応して動作する
ガバナ機構を用いたり、あるいはモータを利用すること
ができる。

【００１３】図１及び図２において、前記スライドバル
ブ８の位置を制御するための駆動軸１０は前記駆動源
（不図示）により回転角度を制御するように構成されて
いる。前記駆動軸１０には回動アーム１１が固定され、
該回動アーム１１の先端二股部１２は前記スライドバル
ブ８の後端部から左右に突出したピン１３に係合されて
いる。従って、エンジン回転数に応じて前記駆動軸１０
の回転位置が変化すると、それに応じて前記スライドバ
ルブ８の摺動方向の位置が変化することになり、該スラ
イドバルブ８の位置をエンジン回転数や吸気負圧などで
制御することができる。

【００１４】図１〜図８において、前記キャップバルブ
９は、その中間部分で、バルブホルダー７に設けられた
横方向の支軸１４を中心に揺動可能に支持されている。
このキャップバルブ９の後端部には上向きの突起１５が
形成されており、一方、バルブホルダー７の上面に沿っ
て移動可能な前記スライドバルブ８の下面は前記キャッ
プバルブ９に当接可能に装着されており、該下面の一部
には前記突起１５に当接してキャップバルブ９を時計方
向に揺動させて図１及び図５のような前端が上昇した姿
勢に位置決め保持するための下向き突状カム１６が形成
されている。

【００１５】前記排気通路３は、図１中に軸心Ｂで示す
ように外下向きに形成されており、その断面形状は図３
に示す排気ポート４の形状寸法から外端部１７の形状寸
法へ徐々に変化している。この外端部１７は、排気管
（不図示）が接続されるところであり、通常では円形断
面になっている。また、前記排気通路３の排気ポート４
近傍の上壁１８の断面形状は図１中の曲線Ｃで示すよう
な湾曲形状をしている。前記ガイド孔６は、シリンダ軸
心Ａに対して直交する方向、すなわち図示の水平方向
（排気通路３に対しては外上向きに傾斜する方向）に形
成されている。このガイド孔６は一様断面で形成されて
おり、その断面形状は図１中の符号Ｄで示すような横長
の長円形状になっている。

【００１６】図９はバルブホルダー７の平面図であり、
図１０はバルブホルダー７の図９中の１０−１０線断面
矢視図であり、図１１はバルブホルダー７の図９中の１
１−１１線正面図であり、図１２は組付け時のバルブホ
ルダー７を排気通路３の軸心Ｂ方向から見た斜め底面図
である。バルブホルダー７の上面にはスライドバルブ８
の両側縁を案内するための前後方向の案内溝１９が形成
され、また、前後にはストッパ機能を有する前突起２０
及び後突起２１が形成されている。さらに、前記バルブ
ホルダー７の前後方向中間部には、前記キャップバルブ
９を揺動自在に軸支するための前記支軸１４を装着する
ための孔２９が形成されている。

【００１７】図１３はバルブホルダー７の図１０中のＫ
₁ 〜Ｋ₅ の各線に沿った断面図、すなわち、前部の各位
置における排気通路３の軸心Ｂと直交する方向の断面図
である。図１３中には、各位置におけるバルブホルダー
７の断面形状とともに、前記排気通路３の排気ポート４
近傍の上壁１８の曲断面Ｃと前記ガイド孔６の長円断面
Ｄが示されている。

【００１８】図１４はスライドバルブ８の平面図であ
り、図１５は図１４中の１５−１５線断面矢視図であ
り、図１６はスライドバルブ８の底面図であり、図１７
は図１４中の１７−１７線矢視図（前面図）であり、図
１８は図１４中の１８−１８線矢視図（後面図）であ
る。スライドバルブ８の後部には、前記駆動軸１０の回
動アーム１１と係合する前記ピン１３を取り付けるため
のピン孔２２が形成されている。スライドバルブ８の前
端縁（先端部）２３は、図１４に示すように、遅角タイ
ミングの位置（前進した全閉位置）でシリンダボア２の
円周方向形状に略一致するような円弧形状になってい
る。

【００１９】前記スライドバルブ８の先端部２３には、
組み付け時に前記排気ポート４の縦リブ（垂直リブ）５
との干渉を避けるための凹部２４が形成されている。ま
た、前記スライドバルブ８の下面には、前記キャップバ
ルブ９の突起１５（図５、図８）に当接して該キャップ
バルブ９を作動位置（図１、図５）へ回動させるための
カム１６が形成されている。このカム１６の左右端面は
前記バルブホルダー７の案内溝１９に係合摺動する案内
面２５が形成されている。

【００２０】図１９はキャップバルブ９の平面図であ
り、図２０は図１９中の矢視線２０−２０から見た側面
図であり、図２１は図１９中の線２１−２１から見た前
面図であり、図２２は図１９中の線２２−２２から見た
後面図であり、図２３は図１に示すような全開位置にあ
るキャップバルブ９を排気通路３の軸心Ｂ方向から見た
背面図である。前記キャップバルブ９は、前記スライド
バルブ８が前進した全閉状態（図７、図８）にあるとき
該スライドバルブ８の底面によって下降位置に保持され
る。一方、前記スライドバルブ８が後退した全開状態
（図１、図２、図４、図５）にあるとき、該スライドバ
ルブ８のカム１６がキャップバルブ９の突起１５を圧下
することにより、該キャップバルブ９は支軸１４を中心
に時計方向に揺動し、その先端部（前端縁）２６が排気
通路３の排気ポート４近傍の上壁１８の曲面Ｃに当接す
るものである。

【００２１】図１９〜図２３において、前記キャップバ
ルブ９の先端部（前端縁）２６は上記の全開時にシリン
ダボア２に近い位置で略同心円弧を描くような形状にな
っている。また、前記キャップバルブ９の先端部（前端
縁）２６には、前記排気ポート４の縦リブ５との干渉を
避けるための凹部２７が形成されている。さらに、前記
キャップバルブ９のやや後寄りの位置には左右方向に貫
通する軸支用の孔２８が形成されており、このキャップ
バルブ９は前記孔２８及び前記バルブホルダー７の孔２
９に支軸１４を挿通することにより、該バルブホルダー
７に揺動自在に取り付けられる。

【００２２】こうして、排気ポート４の上縁位置を変更
することにより排気タイミングを制御する排気通路制御
機構であって、ガイド孔６に沿って摺動可能に装着され
排気ポート４に近接した前進位置（図７、図８）で低速
回転時に高出力を発揮するのに適した遅角タイミングを
規制するスライドバルブ８と該スライドバルブ８が後退
して高速回転時に高出力を発揮するのに適した進角タイ
ミング状態（図１、図２、図４、図５）になった時に前
記排気ポート４の上縁部に当接して排気通路３の上壁
（上周面）を滑らかな曲面にするキャップバルブ９とを
有する排気通路制御機構が構成されている。

【００２３】前記ガイド孔６に沿った前記スライドバル
ブ８の前進後退移動は、エンジンの回転数又は吸気負圧
に対応して動作するガバナー機構（不図示）あるいはエ
ンジンの回転数検出値に基づいてオン・オフ動作するソ
レノイド手段などによって前記駆動軸１０を回動させ、
図１に示すように該駆動軸１０に固定された回動アーム
１１を一定角度揺動させることにより、前記ピン１３を
介してスライドバルブ８を移動させることにより行われ
る。すなわち、前記スライドバルブ８を図１に示す後退
位置（全開状態）と図７及び図８に示す前進位置（全閉
状態）との間で制御することにより、排気ポート４（４
ａ、４ｂ）の上縁位置（排気開始のタイミング）の制御
が行われる。

【００２４】そこで、前記キャップバルブ９の先端部
は、図１に示す全開状態（排気通路３の上壁の排気ポー
ト４近傍に当接する状態）すなわち高速回転時の出力を
高めるのに適した進角タイミングの位置で、シリンダボ
ア２と略同心の円弧形状を有するとともに、排気通路３
の上壁部分を形成する下面両側部分に前記進角タイミン
グ時に該排気通路３の軸心Ｂ方向から見た形状を該排気
通路３の断面形状Ｃに略一致させるための湾曲面を３０
を有している。

【００２５】図２４の（Ａ）〜（Ｆ）は図１中のＪ₁ −
Ｊ₁ 〜Ｊ₆ −Ｊ₆ の各線に沿ってスライドバルブ８、キ
ャップバルブ９、排気通路３及びガイド孔６の断面形状
を示す部分断面図である。前記キャップバルブ９の先端
部２６は、前述のように前記進角タイミングの位置でシ
リンダボア２と略同心の円弧形状を有するとともに、図
２４の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、該先端部２６の
下面両側部分は前記進角タイミング時に前記排気通路３
の軸心Ｂ方向から見た形状が該排気通路の断面形状Ｃに
略一致するように外下向きに湾曲する湾曲面３０になっ
ている。

【００２６】以上説明した実施例によれば、キャップバ
ルブ９の先端部２６の平面形状を進角タイミングの位置
（全開状態）でシリンダボア２と略同心の円弧形状にす
るとともに、該先端部２６の下面両側部分に進角タイミ
ング時に排気通路３の軸心Ｂ方向から見た形状を該排気
通路３の断面形状と略一致させるための湾曲面３０、３
０を形成するので、全開時の排気通路３の上壁１８を凹
凸のない滑らかな曲面にすることができ、高速回転時の
排気流れをスムーズにして排気抵抗を減少させるととも
に高速回転時の出力を容易に向上させることが可能にな
る。

【００２７】また、キャップバルブ９の先端部２６の平
面形状を進角タイミングの位置（全開状態）でシリンダ
ボア２と略同心の円弧形状にするとともに、スライドバ
ルブ８の先端部２３の平面形状を遅角タイミングの位置
で前記シリンダボア２の円周方向形状に略一致するよう
な円弧形状にしたので、図７及び図８中の距離Ｓで示す
ように、全開状態と全閉状態の間のスライドバルブ８の
移動量を最小限まで減らすことができ、従って、排気通
路制御機構及びその駆動系の必要スペースが減少し、エ
ンジンの小型軽量化を図ることが可能になる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなごとく、本発明
によれば、排気ポートの上縁位置を変更することにより
排気タイミングを制御する排気通路制御機構を有する２
サイクルエンジンの排気装置において、前記排気通路の
上部には該排気通路の上壁部に開口するとともに該排気
通路に対して傾斜した方向に延びるガイド孔が形成され
ており、該ガイド孔内に前記排気通路制御機構が配設さ
れており、前記排気通路制御機構は、所定位置に固定保
持されたバルブホルダーと、該バルブホルダーの上面に
形成された前後方向の案内溝に沿って摺動移動可能に案
内支持され排気ポートに近接した前進位置で遅角タイミ
ングを規制するスライドバルブと、前記バルブホルダー
に対して揺動可能に装着され前記スライドバルブが後退
した進角タイミング時に該スライドバルブにより駆動さ
れて前記排気ポート近傍で排気通路上壁面に当接して該
排気通路上壁を滑らかな曲面にするキャップバルブと、
を具備しており、前記スライドバルブの前端部は遅角タ
イミングの位置でシリンダボアと略同心で該シリンダボ
アの円周方向形状に略一致するような円弧形状にされ、
前記キャップバルブの先端部は進角タイミングの位置で
シリンダボアと略同心で該シリンダボアの円周方向形状
に略一致するような円弧形状にされ、前記キャップバル
ブの先端部の下面両側部分は進角タイミングの位置で排
気通路の軸心方向から見た形状を該排気通路の断面形状
に略一致させるための湾曲面を有する形状にされる構成
としたので、全閉時には排気ポートの上縁部をスライド
バルブによりシリンダ摺接面に近接した位置で確実に閉
じることで低速回転時の排気通路をスムーズな形状にし
て出力を向上させることができ、かつ、全開時にもキャ
ップバルブにより排気通路の上壁面を凹凸のない滑らか
な曲面にしてスムーズな排気流れを形成することにより
高速回転時の出力を向上させることができ、低速回転時
及び高速回転時の両方で出力向上を図ることができる２
サイクルエンジンの排気装置が提供される。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した２サイクルエンジンの排気装
置の一実施例を示す部分縦断面図である。

【図２】図１中の２−２線断面矢視図である。

【図３】図１中の３−３矢視線から見て排気通路の開口
部を示す図である。

【図４】排気通路制御機構のスライドバルブが最も後退
した全開時の平面図である。

【図５】排気通路制御機構の全開時の側面図である。

【図６】図５中の線６−６から見た排気通路制御機構の
背面図である。

【図７】排気通路制御機構のスライドバルブが最も前進
した全閉時の平面図である。

【図８】排気通路制御機構の全閉時の側面図である。

【図９】バルブホルダーの平面図である。

【図１０】バルブホルダーの図９中の１０−１０線断面
矢視図である。

【図１１】バルブホルダーの図９中の１１−１１線正面
図である。

【図１２】組付け状態におけるバルブホルダーを排気通
路の軸心方向から見た斜め底面図である。

【図１３】バルブホルダーの図１０中のＫ₁ 〜Ｋ₅ の各
線に沿った断面図である。

【図１４】スライドバルブの平面図である。

【図１５】図１４中の１５−１５線断面矢視図である。

【図１６】スライドバルブの底面図である。

【図１７】図１４中の線１７−１７から見た前面図であ
る。

【図１８】図１４中の線１８−１８から見た後面図であ
る。

【図１９】キャップバルブの平面図である。

【図２０】図１９中の線２０−２０に沿った中央部縦断
面図である。

【図２１】図１９中の線２１−２１から見た前面図であ
る。

【図２２】図１９中の線２２−２２から見た後面図であ
る。

【図２３】図１に示すような全開位置にあるキャップバ
ルブを排気通路の軸心方向から見た背面図である。

【図２４】図１中のＪ₁ −Ｊ₁ 〜Ｊ₆ −Ｊ₆ の各線に沿
った部分断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ２ シリンダボア ３ 排気通路 ４ 排気ポート ５ リブ ６ ガイド孔 ７ バルブホルダー ８ スライドバルブ ９ キャップバルブ １０ 駆動軸 １１ 回動アーム １４ 支軸 １６ カム １８ 排気通路の上壁 ２３ スライドバルブの先端部 ２６ キャップバルブの先端部 ３０ 湾曲面 Ａ シリンダ軸心 Ｂ 排気通路の軸心 Ｃ 排気通路の上壁面 Ｄ ガイド孔の断面形状 Ｓ スライドバルブの移動量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−93481（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−287456（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−28035（ＪＰ，Ｕ) 実公 平８−5308（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平８−5307（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平５−11300（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平２−38018（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平７−7546（ＪＰ，Ｙ２) 実用新案登録2525556（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 25/20 F01L 5/00 - 7/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ポートの上縁位置を変更すること
   により排気タイミングを制御する排気通路制御機構を有
   する２サイクルエンジンの排気装置において、 前記排気通路の上部には該排気通路の上壁部に開口する
   とともに該排気通路に対して傾斜した方向に延びるガイ
   ド孔が形成されており、該ガイド孔内に前記排気通路制
   御機構が配設されており、 前記排気通路制御機構は、所定位置に固定保持されたバ
   ルブホルダーと、該バルブホルダーの上面に形成された
   前後方向の案内溝に沿って摺動移動可能に案内支持され
   排気ポートに近接した前進位置で遅角タイミングを規制
   するスライドバルブと、前記バルブホルダーに対して揺
   動可能に装着され前記スライドバルブが後退した進角タ
   イミング時に該スライドバルブにより駆動されて前記排
   気ポート近傍で排気通路上壁面に当接して該排気通路上
   壁を滑らかな曲面にするキャップバルブと、を具備して
   おり、 前記スライドバルブの前端部は遅角タイミングの位置で
   シリンダボアと略同心で該シリンダボアの円周方向形状
   に略一致するような円弧形状にされ、 前記キャップバルブの先端部は進角タイミングの位置で
   シリンダボアと略同心で該シリンダボアの円周方向形状
   に略一致するような円弧形状にされ、 前記キャップバルブの先端部の下面両側部分は進角タイ
   ミングの位置で排気通路の軸心方向から見た形状を該排
   気通路の断面形状に略一致させるための湾曲面を有する
   形状にされることを特徴とする２サイクルエンジンの排
   気装置。