JP3187704B2 - エンジンのリード弁装置 - Google Patents

エンジンのリード弁装置

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JP3187704B2
JP3187704B2 JP02279796A JP2279796A JP3187704B2 JP 3187704 B2 JP3187704 B2 JP 3187704B2 JP 02279796 A JP02279796 A JP 02279796A JP 2279796 A JP2279796 A JP 2279796A JP 3187704 B2 JP3187704 B2 JP 3187704B2
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幹治 今在家
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Check Valves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの吸気通
路に設けられてエンジンの作動に応じて開閉するリード
弁装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、2サイクルエンジン等におい
て、エンジンのクランクケース等に連通する吸気通路
に、エンジンの作動に応じて開閉作動するリード弁を設
け、このリード弁を介して吸気が行われるようにしたも
のは一般に知られている。なお、このほかに2サイクル
エンジンの吸気方式としては、エンジンと同期して回転
するロータリー弁を介して吸気が行われるようにしたも
のもあるが、このロータリー弁によると、エンジン回転
数等に応じて開閉タイミングを変更することが困難であ
り、必ずしも種々の運転状態に適合した開閉タイミング
が得られない。これに対し、リード弁を用いると、クラ
ンクケース内等の圧力変動に応じて開閉するので、エン
ジン回転数等に応じて開閉タイミングが変化し、運転状
態に適合した開閉タイミングを得ることが期待できる。
【0003】上記リード弁装置は、弁口を有するリード
弁ボディーと、上記弁口を覆う状態で基端部がリード弁
ボディーに固着されたリード弁板とを有し、エンジンの
クランクケース等に通じる吸気通路に上記リード弁ボデ
ィーが固定されるようになっている。
【0004】このようなリード弁装置において、追従
性、耐久性等の向上を図るようにしたものとしては、例
えば実開昭62−190175号公報に示されるよう
に、リード弁板を樹脂製とし、弁口の先端側弁座に当接
するリード弁板先端部を厚肉に形成するとともに、リー
ド弁板の基端部から厚肉部までを薄肉に研摩加工したも
のがある。このリード弁装置によると、リード弁板の大
部分が薄肉とされて軽量化されることで応答性が高めら
れつつ、弁座に当接するリード弁板先端部の損傷が防止
される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のリ
ード弁装置は、エンジンの低速域から高速域にまでわた
ってエンジンの作動に対する応答性、追従性等を満足す
る必要がある。とくに、模型ヘリコプター、模型飛行機
等の小型模型エンジンに適用するような場合、低速性能
を確保すべく低速時の作動を良好に行わせるとともに、
トルクを稼ぐため、高速での追従性を向上して限界回転
数を高めることが要求されるが、このような要求に対し
て次のような課題が残されていた。
【0006】すなわち、エンジンの低速時はリード弁板
に作用する吸入負圧が比較的小さいため、低速時にリー
ド弁を良好に作動させるためにはリード弁板を薄くしな
やかに形成することが好ましいが、このようにすると、
エンジンの高速時には、吸入負圧が大きくなるとともに
弁の開閉作動速度が高くなることから、作動中にリード
弁板が波状に屈曲変形する所謂波打ちが生じ、追従性が
悪くなって、閉作動の遅れによる混合気の吹き返し等が
生じることによりエンジン出力が上がらなくなる。従っ
て、限界回転数を高めることが困難である。一方、この
ような波打ちを抑制して高速時の追従性を高めるには、
リード弁板を厚肉にして腰を強くする必要があるが、こ
のようにすると吸入負圧の小さい低速時にリード弁板が
開きにくくなり、低速性能が損なわれる。
【0007】このように、従来のリード弁装置は、広い
回転数域にわたって用いようとする場合、低速時の作動
性と高速時の追従性とを両立させることが難しく、この
問題は上記公報に示されているような構造によっても充
分に解消することができなかった。なお、最近、リード
弁の素材としてFRP(繊維強化プラスチック)を用い
ることにより追従性等の向上を図るようにしたものが開
発されているが、このFRPを用いたものでも、限界回
転数は15000rpm程度であり、小型模型エンジン
等ではさらなる限界回転数の向上が要求される。
【0008】本発明は、上記の事情に鑑み、吸入負圧が
小さい低速時にも良好に作動して低速性能を確保し得る
ようにしつつ、高速時の追従性を高め、限界回転数を高
めることができるエンジンのリード弁装置を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、弁口を有するリード弁ボディーと、上記
弁口を覆う状態で基端部がリード弁ボディーに固着され
たリード弁板とを有し、エンジンの吸気通路に取付けら
れて、エンジンの作動に伴い上記リード弁板が弁口を開
閉するように構成されたリード弁装置であって、上記リ
ード弁板を、その先端側の剛性が低くて先端から中間部
まで剛性が次第に高くなり、中間部及びこれより基端寄
りの部分で所定の高い剛性となり、かつ基端部近傍では
中間部より剛性が低くなるように形成することにより、
吸入負圧の小さいエンジン低速時には主にリード弁板の
先端側が吸入負圧によって屈曲して圧力変動に応じた開
閉作動を行い、吸入負圧の大きいエンジン高速時には吸
入負圧によって基端部近傍が大きく屈曲してリード弁板
の略全体が圧力変動に応じた開閉作動を行うようにした
ものである。
【0010】この構成によると、リード弁板の先端側が
しなやかになることにより、吸入負圧の小さいエンジン
低速時にも圧力変動に応じてリード弁板の先端側が良好
に開閉作動する。また、エンジン高速時には、吸入負圧
に応じて基端部近傍が大きく屈曲し、リード弁板の略全
体が開閉作動するが、リード弁板の中間部の剛性が高く
なっていることにより、リード弁が作動中に波状等に屈
曲することが抑制され、追従性が高められることとな
る。
【0011】この発明において、上記リード弁板は、そ
の先端側の肉厚が薄くて先端から中間部まで肉厚が次第
に増加し、中間部及びこれより基端寄りの部分が厚肉と
なり、基端部近傍には剛性が低下する形状の低剛性部分
を有するように形成しておけばよい。
【0012】この発明において、上記リード弁板の基端
部近傍の低剛性部分は、例えば、リード弁板の幅方向に
延びる溝を設けることにより形成し、あるいはリード弁
板の基端部近傍に穴を設けることにより形成し、あるい
はまた、リード弁板の基端部近傍に切欠部を設けること
により形成すればよい。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図1は本発明の一実施形態によるリード
弁装置を2サイクルエンジンに組み込んだ状態を示して
いる。この図において、1は2サイクルエンジンのクラ
ンクケース、2は上記クランクケースに開口する吸気通
路であり、この吸気通路2の上流側には気化器3が組付
けられている。この気化器3の下流において、上記吸気
通路2にリード弁5が組み込まれている。
【0014】上記リード弁5は、図2にも示すように、
リード弁ボディー6と、一対のリード弁板10とからな
っている。上記リード弁ボディー6は、断面略V型とさ
れ、その両傾斜壁部分に弁口6aが形成されるととも
に、基端側にフランジ部6bが設けられ、このフランジ
部6bが吸気通路2の通路壁にボルト7等で取り付けら
れている。また、一対のリード弁板10は、リード弁ボ
ディー6の両傾斜壁部分の外側に位置し、上記弁口6a
を覆う状態で、基端部がネジ8等でリード弁ボディー6
に取り付けられている。なお、81はリード弁板10の
基端部に設けられたネジ挿通孔、82はリード弁ボディ
ー6に設けられたネジ孔である。
【0015】図2に示す例ではリード弁5が6葉式とな
っている。つまり、リード弁ボディー6の両傾斜壁部分
に3個ずつの弁口6aが並設されるとともに、これに対
応して、一対のリード弁板10はそれぞれ、並列に配置
された3個の片が基端部で連結された構造となってい
る。
【0016】また、上記吸気通路2の内壁面には、上記
リード弁板10の各片に対応する箇所にストッパー9が
形成されている。
【0017】上記リード弁板10は、その先端側の剛性
が低くて先端から中間部まで剛性が次第に高くなり、中
間部及びこれより基端寄りの部分で所定の高い剛性とな
り、かつ基端部近傍では中間部より剛性が低くなるよう
に形成されている。当実施形態では、リード弁板10を
合成樹脂で形成するとともに、図3にも示すように各部
の肉厚を変えることで上記のように剛性を変化させてい
る。
【0018】すなわち、リード弁板10の中間部所定位
置より先端側の部分11(以下、先端側部分と呼ぶ)で
は、片面(表面側)が傾斜面とされることにより、先端
の肉厚が最も薄く、中間部所定位置で最大肉厚となるよ
うに次第に肉厚が変化している。また、中間部所定位置
より基端側であって、基端部近傍を除く部分12(以
下、基端寄り部分と呼ぶ)では、上記最大肉厚に相当す
る略一定の厚肉となっている。基端部近傍には、リード
弁板の幅方向に延びる断面円弧状の溝13が設けられる
ことにより、低剛性部分が形成されている。
【0019】そして、上記先端側部分11のうちでも先
端に近い部分はエンジンのアイドル運転時における比較
的小さい負圧でも開弁方向に充分に屈曲し得る程度にし
なやかとなり、これと比べて基端寄り部分12は剛性が
充分に高くなるように、リード弁板の材質及び各部の肉
厚が設定されている。
【0020】以上のような当実施形態のリード弁装置の
作用を、次に説明する。
【0021】エンジンの作動中はピストンの上下動等に
応じて上記クランクケース内の圧力が変動し、その圧力
変動に応じて上記リード弁板10が開閉作動する。つま
り、クランクケース1内が負圧となったときにリード弁
板10が開かれ(図4参照)、クランクケース1内の圧
力が高くなると閉じられる。
【0022】ところで、エンジンの低速回転時には、上
記リード弁板10に作用する吸入負圧が小さいが、リー
ド弁板10の先端側部分11は肉厚が先端程薄くて、先
端に近い部分がしなやかになっているため、低速回転時
の小さい吸入負圧によっても上記先端側部分11が開弁
方向に屈曲し(図4中の二点鎖線)、圧力変動に応じた
開閉作動が良好に行われる。
【0023】このように吸入負圧が小さいときは主に先
端側部分11が屈曲するが、上記溝13が形成されてい
る基端部近傍の低剛性部分も吸入負圧に応じてある程度
屈曲し、吸入負圧が大きくなるにつれて基端部近傍の屈
曲度合が大きくなる。
【0024】そして、高速回転時には、大きな吸入負圧
がリード弁板10に作用することにより、基端部近傍の
低剛性部分が大きく屈曲し、リード弁板10の略全体が
ストッパー9に当接するような状態まで開かれ(図4中
の実線)、圧力変動に応じてリード弁板10の略全体が
開閉作動する。この場合、高速回転時には吸入負圧が大
きくなるとともにリード弁板10の開閉作動が高速で行
われるため、リード弁板10がしなやかであると作動中
にこれが波状に屈曲変形する所謂波うち状態となって、
エンジンの作動に対する追従性が悪くなるが、リード弁
板10の基端寄り部分12は厚肉で剛性が充分に高くな
っていていることにより、上記波うち状態となることが
抑制され、追従性が高められる。
【0025】このように、上記リード弁板10を用いた
当実施形態のリード弁装置によると、低速回転時の動作
性能が良好に保たれつつ、高速回転時の追従性が高めら
れ、これによってリード弁5の限界回転数が大幅に高め
られる。当発明者が実験的に確認したところによると、
従来のリード弁(例えばリード弁板をFRPにより一定
厚さに形成したもの)では限界回転数が15000rp
m以下であったのに対し、上記実施形態に示すリード弁
装置によると限界回転数を20000rpm以上にまで
高めることができた。
【0026】なお、本発明の装置において、リード弁5
は上記実施形態に示すような6葉式のものに限らず、例
えば一対のリード弁板に1個ずつの片を設けた2葉式や
2個ずつの片を設けた4葉式等であってもよいが、葉数
を多くすれば追従性向上等に有利となる。
【0027】また、リード弁板10の基端部近傍に設け
る低剛性部分として、上記実施形態では断面円弧状の溝
13を形成しているが、図5に示すようなV形の溝13
1、図6に示すような角形の溝132等の種々の断面形
状の溝を採用し得る。またこのような溝に代え、図7に
示すような窓穴133、図8に示すような丸穴134
等、任意の形状の穴を配設することにより低剛性部分を
形成し、あるいは図9に示すように切欠部135を設け
ることにより低剛性部分を形成するようにしてもよい。
【0028】リード弁板10の先端側部分11の肉厚を
次第に変化させる形状として、上記実施形態では表面側
を傾斜面としているが裏面側あるいは表裏両面を傾斜面
としてもよい。また、このような傾斜面に代え、緩やか
な湾曲面や階段状の面を片面もしくは両面に形成しても
よい。
【0029】
【0030】上記基端寄り部分の剛性を高くするととも
に先端側部分で剛性を次第に変化させるようにする構成
としては、上記実施形態のように肉厚を変える代わり
に、リブを配設してその突出量、配置等を各部で変化さ
せ、あるいは、複数種の素材を接合してその接合状態を
各部で変化させるようにしてもよい。
【0031】また、本発明のリード弁装置は、模型ヘリ
コプタ、模型飛行機等に用いられる小型の単気筒2サイ
クルエンジンに適用した場合、低速性能を確保すること
ができるとともに、限界回転数を高めることでトルクを
稼ぐことができる等の点で効果が大きいが、自動二輪車
用等の2サイクルエンジンにも適用可能であり、さら
に、4サイクルエンジン等でもリード弁が具備されるも
のであれば適用可能である。
【0032】
【発明の効果】本発明は、エンジンのリード弁装置にお
ける上記リード弁板を、その先端側の剛性が低くて先端
から中間部まで剛性が次第に高くなり、中間部及びこれ
より基端寄りの部分で所定の高い剛性となり、かつ基端
部近傍では中間部より剛性が低くなるように形成してい
るため、リード弁板の先端側がしなやかになって、吸入
負圧の小さいエンジン低速時にも充分に応動し、また、
吸入負圧が増大するエンジン高速時には、リード弁板の
基端部近傍が大きく屈曲し、かつ、中間部が比較的大き
い剛性となるにより、エンジン高速側での追従性を高め
ることができる。従って、エンジンの低速性能を確保し
つつ、限界回転数を高めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態によるリード弁装置を吸気
通路に組付けた状態の断面図である。
【図2】リード弁の分解斜視図である。
【図3】リード弁板の拡大断面図である。
【図4】リード弁の開状態の断面図である。
【図5】リード弁板の第2の実施形態を示す一部切欠斜
視図である。
【図6】リード弁板の第3の実施形態を示す一部切欠斜
視図である。
【図7】リード弁板の第4の実施形態を示す一部切欠斜
視図である。
【図8】リード弁板の第5の実施形態を示す一部切欠斜
視図である。
【図9】リード弁板の第6の実施形態を示す一部切欠斜
視図である。
【符号の説明】
5 リード弁 6 リード弁ボディー 10 リード弁板 11 先端側部分 12 基端寄り部分 13 基端部近傍に設けられた溝

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弁口を有するリード弁ボディーと、上記
    弁口を覆う状態で基端部がリード弁ボディーに固着され
    たリード弁板とを有し、エンジンの吸気通路に取付けら
    れて、エンジンの作動に伴い上記リード弁板が弁口を開
    閉するように構成されたリード弁装置であって、上記リ
    ード弁板を、その先端側の剛性が低くて先端から中間部
    まで剛性が次第に高くなり、中間部及びこれより基端寄
    りの部分で所定の高い剛性となり、かつ基端部近傍では
    中間部より剛性が低くなるように形成することにより、
    吸入負圧の小さいエンジン低速時には主にリード弁板の
    先端側が吸入負圧によって屈曲して圧力変動に応じた開
    閉作動を行い、吸入負圧の大きいエンジン高速時には吸
    入負圧によって基端部近傍が大きく屈曲してリード弁板
    の略全体が圧力変動に応じた開閉作動を行うようにした
    ことを特徴とするエンジンのリード弁装置。
  2. 【請求項2】 上記リード弁板を、その先端側の肉厚が
    薄くて先端から中間部まで肉厚が次第に増加し、中間部
    及びこれより基端寄りの部分が厚肉となり、基端部近傍
    には剛性が低下する形状の低剛性部分を有するように形
    成したことを特徴とする請求項1記載のエンジンのリー
    ド弁装置。
  3. 【請求項3】 上記リード弁板の基端部近傍に、リード
    弁板の幅方向に延びる溝を設けることにより低剛性部分
    を形成したことを特徴とする請求項2記載のエンジンの
    リード弁装置。
  4. 【請求項4】 上記リード弁板の基端部近傍に、穴を設
    けることにより低剛性部分を形成したことを特徴とする
    請求項2記載のエンジンのリード弁装置。
  5. 【請求項5】 上記リード弁板の基端部近傍に、切欠部
    を設けることにより低剛性部分を形成したことを特徴と
    する請求項2記載のエンジンのリード弁装置。
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