JP3222857B2 - 空気掃気型の2サイクルエンジン - Google Patents
空気掃気型の2サイクルエンジンInfo
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Description
うな小形回転機械の駆動源として用いられる空気掃気型
の2サイクルエンジンに関するものである。
すものがある(特開平10ー121973号公報参
照)。このエンジンは、シリンダ51とクランクケース
52の間に掃気ブロック53を取付け、これに、シリン
ダ51、およびシリンダヘッド61内の燃焼室50とク
ランクケース52内のクランク室52aとを連通する複
数の掃気通路54を形成して、これら掃気通路54に、
図示しない吸気通路のエアクリーナ下流から空気を導入
するための空気通路55を接続している。また、各掃気
通路54の内面には、空気通路55の掃気通路54への
開口55aを開閉する、リードバルブからなる逆止弁5
6を取付けている。
ピストン57が上昇することにより、掃気通路54の燃
焼室50に開口する掃気ポート54aと図示しない排気
ポートが順次閉じられて、燃焼室50の内部圧力が高く
なり、クランク室52aの内部と掃気通路54は負圧と
なる。これにより、クランク室52aに接続された図示
しない吸気通路が開かれて、混合気がクランク室52a
内に導入されるとともに、逆止弁56が開かれ、空気通
路55からの空気が掃気通路54内に導入される。
内の混合気が点火プラグ58により点火爆発し、ピスト
ン57が下降を開始する。この下降に伴い、先ず前記排
気ポートが開かれて燃焼室50内の燃焼ガスが外部に排
出され、これにより燃焼室50の内部圧力が下がる。こ
の後、掃気通路54の掃気ポート54aが開かれ、掃気
通路54内に導入されていた空気が、混合気に先立っ
て、圧力低下した燃焼室50内に噴出され、その内部に
残っている燃焼ガスを排気ポートから外部に追い出し
て、燃焼室50の空気による初期掃気を行う。このと
き、排気ポートから外部に吹き抜ける掃気は空気である
から、混合気の吹き抜けが生じない。これに続いて、ク
ランク室52a内の混合気が掃気通路14から燃焼室1
0内に導入されて掃気が完了し、この後、以上のような
サイクルが繰り返される。
ンでは、前記掃気通路54の内部に逆止弁56が設けら
れているので、この逆止弁56が掃気通路54を通って
燃焼室50へと流れる掃気用空気や混合気の障害となっ
て、その円滑な流れを阻害するおそれがある。また、逆
止弁56は掃気通路54の数だけ取付ける必要があるの
で、逆止弁56やそのストッパおよび取付ビスなどの部
品点数が多くなって組立て工数が増し、コスト高とな
る。しかも、逆止弁56の取付けを可能とするために、
掃気ブロック53はシリンダ51と別体で形成されるの
で、掃気ブロック53を取付けるためのビスやガスケッ
トなど多くの部品を必要としてコスト高となる。
けで燃焼室10内の初期掃気を行うことができない。つ
まり、空気通路55から導入される空気により、前回の
掃気行程で掃気通路54内に残った混合気がクランク室
52a側に戻されようとするが、前記掃気通路54は長
さが短くて面積が大であるため、混合気と空気は掃気通
路54内で混じり易い。また、掃気通路54内に空気が
導入されても、掃気通路54の先端部、つまり、掃気ポ
ート54aと空気通路55の開口55aとの間には混合
気が残る。そのため、混合気混じりの空気により燃焼室
50内の初期掃気が行われて、排気ポートから混合気の
吹き抜けが生じる。
として、特開平9−268918号公報に記載のものも
あるが、このエンジンにおいても、混合気を燃焼室に導
入する掃気通路に空気通路が接続され、掃気ポートから
空気を燃焼室内に噴射するようにしているので、掃気通
路と空気通路の接続部に掃気通路の数だけ逆止弁を設け
る必要があるために、部品点数が多くなる。しかも、や
はり掃気通路内で空気と混合気が混じり合うために、空
気のみでの初期掃気ができない。
クケースから燃焼室に混合気を円滑に供給でき、また部
品点数を低減して組立工数およびコストを低くでき、し
かも、掃気行程の初期に空気のみによる掃気を行って混
合気の吹き抜けの発生を抑制し、低燃費と、HC排出濃
度の軽減を実現できる空気掃気型の2サイクルエンジン
を提供することにある。
め、本発明は、吸気ポートを通してシリンダ下方のクラ
ンクケース内に導入した混合気を、第1掃気ポートから
シリンダ上部の燃焼室に導入する2サイクルエンジンに
おいて、前記シリンダに、前記吸気ポートよりも上方で
第1掃気ポートの上端よりも高い位置にある上端を持
ち、前記燃焼室に開口する排気ポートに対してシリンダ
の径方向に対向する位置に配置された第2掃気ポートが
形成され、この第2掃気ポートに逆止弁を通して空気を
導入する空気通路が接続され、この空気通路における前
記逆止弁よりも下流側で、シリンダにおける第2掃気ポ
ートに近い部分とクランクケース内のクランク室とが、
エンジンの外部に配設された連結パイプで主要部が形成
された連通路を介して連通されて、前記第2掃気ポート
から空気だけを前記燃焼室に噴出させる。
おいて、第2掃気ポートが開かれ、連通路内に充満して
いる掃気用空気が燃焼室内に噴出され、その内部の燃焼
ガスが排気ポートから外部に排出されて、燃焼室内の空
気による掃気が行われる。これに続いて第1掃気ポート
が開かれ、クランクケース内の混合気が燃焼室内に導入
されて掃気が完了する。
了時には、クランクケース内の混合気が連通路の第2掃
気ポートの近くまで充満する。しかし、この充満した混
合気は、吸気行程で逆止弁が開かれて、空気通路からの
空気が連通路へと導入されるとき、この空気によって一
部がクランクケース内へ押し戻され、残りが連通路のク
ランクケース寄りに、空気と分離された状態で溜まる。
このとき、空気通路の第2掃気ポートの周辺には、混合
気の一部が、空気で連通路内へ押し戻されずに残る可能
性があるが、前記空気通路と連通路の接続部を第2掃気
ポートに近付けて形成されているから、逆止弁を通って
連通路へ流入する空気の吸引力によって、第2掃気ポー
ト付近の混合気が連通路内へ吸引されて、残留が防止さ
れる。よって掃気時の初期には、連通路内の空気だけが
第2掃気ポートから燃焼室内へ噴出され、この空気によ
る燃焼室の掃気が行われる。このため、混合気の吹き抜
けが抑制されて、低燃費となり、またHC排出濃度が低
下する。さらに、第2掃気ポートが、燃焼室に開口する
排気ポートに対してシリンダの径方向に対向する位置に
配置されているから、第2掃気ポートからの空気が燃焼
室内を横断して排気ポートに向かうので、燃焼ガスの全
体が素早く掃気されて、掃気効率が向上する。
配設された連結パイプにより形成しているから、エンジ
ン自体は小形であっても、連通路の長さを長く確保でき
るので、これに導入される空気がクランクケース内へ侵
入して混合気と混じることが防止されるとともに、掃気
に必要な空気量を確保しながら連通路を細くできる、つ
まり、通路面積を小さくできるので、空気とこれにより
クランクケース側へ押し戻した混合気とが連通路内で混
じり難くなり、両者が十分分離される。このため掃気の
初期には、連通路を経て第2掃気ポートから空気だけが
噴出され、この空気による燃焼室の掃気が行われる。さ
らに、このエンジンでは、従来のようにクランクケース
と燃焼室を連通する掃気通路内に逆止弁などの障害物を
設けていないので、クランクケース内の混合気が第1掃
気ポートから燃焼室にスムーズに供給される。また、部
品点数が少なくなってコストが低減する。
路における前記逆止弁の下流側で前記第2掃気ポートに
開口する部分が、複数の分岐通路により形成されてい
る。
いずれかの構成において、前記第2掃気ポートが、ピス
トンの突状に湾曲した頂面に沿って空気を送給するよう
に斜め上方に向かって開口している。これによれば、空
気がピストンの頂面に沿って円滑に流れるので、第2掃
気ポートからの空気による燃焼ガスの掃気効率がより向
上する。
について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明
の一実施形態にかかる空気掃気型の2サイクルエンジン
の一部を切欠いた正面図を示す。このエンジンは、例え
ば刈払機に使用される。同図において、内部に燃焼室1
aを形成したシリンダ1がクランクケース2の上部に連
結されている。シリンダ1の一側部には、吸気系を構成
する気化器3とエアクリーナ4が接続され、他側部には
排気系を構成するマフラー5が接続されており、クラン
クケース2の下部には燃料タンク6が装着されている。
7はシリンダ1内を軸方向(この例では上下方向)に往
復動するピストンである。
タ8が設けられ、これら1,3,8の内部に吸気通路9
を形成して、その出口端の吸気ポート10をピストン7
が摺動するシリンダ1の筒部1b内に開口させている。
また、このシリンダ1の筒部1bの吸気ポート10より
も上方位置には、クランクケース2内のクランク室2a
と掃気通路31を介して連通する第1掃気ポート11が
形成されている。さらにシリンダ1の筒部1bには、マ
フラー5に連通し、前記第1掃気ポート11の上端より
も高い上端をもつ排気ポート12が形成されている。
1掃気ポート11の上端より高く、かつ排気ポート12
の上端よりも低い上端をもつ第2掃気ポート13を開口
させている。つまり、排気ポート12、第1掃気ポート
11および第2掃気ポート12のそれぞれの上端位置を
H1,H2,H3としたとき、上方からH1,H3,H
2の順に低くなる。図2に示すように、第1掃気ポート
11は前後方向に対向して2つ設けられ、排気ポート1
2から離れる方向に向かって、掃気Sを噴出するよう、
燃焼室1aの軸心Cから排気ポート12と反対側へ偏位
した位置C1に向かって開口している。この第1掃気ポ
ート11は1つ、または3つ以上でもよい。
bの一側部に並んで3つが形成されている。第2掃気ポ
ート13は、シリンダ1の壁部とアダプタ8および気化
器3とを通る空気通路14を介してエアクリーナ4のク
リーナエレメントの下流側に連通されている。前記各掃
気ポート13は、排気ポート12の径方向対向位置に設
けられ、かつ、図1に示すピストン7の突状に湾曲した
頂面70に沿って空気Aを送給するように、燃焼室1a
の軸心(シリンダ1の筒部1bの軸心)Cに向かって斜
め上方に開口させている。
示すように、空気通路14を開閉して、空気Aの下流側
への通過を許し、上流側への逆流を阻止するリード弁か
らなる逆止弁15が設けられ、この逆止弁15の下流側
でアダプタ8の一部とシリンダ1に、空気通路14の一
部を構成して第2掃気ポート13のそれぞれに開口する
3つの分岐通路14aが形成されている。分岐通路14
aは、1本または2本あるいは4本以上としてもよい。
なお、図中、15aは逆止弁15のストッパである。
5の下流側とクランク室2aとの間に連通路16を形成
する。この連通路16として、シリンダ1の筒部1bの
近くに、各分岐通路14aに対して直交する方向に延び
る連結孔17を形成し、これの前後両側に筒状の連結具
18を取付けるとともに、図3に示すように、クランク
室2aの下部の前後両側にも筒状の連結具19を取付け
て、これら連結具18,19に、エンジンの外部に配設
されて前記連通路16の一部を形成する連結パイプ20
を接続している。連結パイプ20は、この実施形態で
は、連通路16の長さの半分以上となる主要部を形成し
ている。こうして連通路16は、連結孔17、連結具1
8,19および連結パイプ20により構成される。図2
において、21はシリンダ1とアダプタ8の間に介装さ
れたガスケットで、これの上部には前記各分岐通路14
aの一部となる、図3に示す3つの孔14bが、また下
部側には前記吸気通路9の一部となる矩形状の1つの孔
9aがそれぞれ形成されている。
Aの供給量を同時に制御するためのロータリスロットバ
ルブからなる回転弁22を上下方向に軸心を向けて取付
ける。この回転弁22は、図4に示すように、軸方向に
離間した空気孔24と吸気孔25を有している。すなわ
ち、円柱状の弁本体23の上部側に前記空気通路14の
一部を形成する空気孔24を、また下部側には前記吸気
通路9の一部を形成する吸気孔25を、それぞれ径方向
に貫通させて設ける。吸気孔25には、気化器3(図
1)の下部から燃料を吸気孔25内に噴出するメインノ
ズル33が設けられている。
トルレバー操作で、図1に示すワイヤなどの連結体26
を介して、気化器3に取り付けえた回転機構27を駆動
し、この回転機構27に連結された回転弁22を軸心周
りに回転させることにより、吸気孔25と空気孔24の
吸気通路9および空気通路14に対する開口面積、つま
り通路面積を調整して、これら両通路9,14からクラ
ンク室2aに至る混合気と空気の量をそれぞれ同時に調
整制御する。このとき、運転時に必要とする混合気量は
空気量よりも多いので、前記空気孔24に対し吸気孔2
5は大きめに形成される。
ついて説明する。図1に示すシリンダ1内のピストン7
が上昇して(圧縮行程)、第1掃気ポート11,第2掃
気ポート,13,および排気ポート12がこの順序で閉
じられると、燃焼室1aの内部圧力が上昇すると共に、
クランク室2aは負圧になる。そして、このクランク室
2aに連通する連通路16と、この連通路に接続された
空気通路14とが負圧になって逆止弁15が開き、これ
により、エアクリーナ4からの空気Aが空気通路14を
通って連通路16に導入され、その連結パイプ20内の
一部もしくは全部に充満する。さらに、ピストン7が上
昇して吸気ポート10が開かれたとき、混合気Mが気化
器3から吸気通路9を経てクランク室2a内に導入され
る。
の混合気が点火プラグ32により点火されて爆発し、ピ
ストン7が下降を開始する(膨張行程)。この下降に伴
い、先ずシリンダ1の排気ポート12が開かれて、燃焼
室1a内の燃焼ガスGが外部のマフラー5に排出され始
め、これにより燃焼室1aの内部圧力が若干下がる。次
に、第2掃気ポート13と第1掃気ポート11が開放さ
れる掃気行程が始まる。まず、第2掃気ポート13が開
かれる。このとき、ピストン7の下降によってクランク
室1a内の圧力はかなり上昇しているため、連通路16
および分岐通路14aの圧力も上昇して逆止弁15が閉
じられるので、連結パイプ20内に充満した空気Aが圧
力低下した燃焼室1a内に噴出され、その内部の燃焼ガ
スGが排気ポート12からマフラー5に排出されて,燃
焼室1a内の空気による掃気が行われる。
気Aは、排気ポート12に対するシリンダ1の径方向対
向位置から燃焼室1aの軸心Cの方向に向け、ピストン
7の湾曲頂面70に沿って燃焼室1aを横断するように
排気ポート12に向かって噴出される。このため、燃焼
室1a内に残る燃焼ガスGが掃気行程の初期に素早く掃
気されて、掃気効率が高められる。マフラー5に排出さ
れた燃焼ガスGは、マフラー5内で消音され、温度が低
下した排ガスEは、図2に示すマフラー5の背面に設け
た排出パイプ30から外部に排出される。
の連通路16の内部には、クランク室2a内の混合気M
が掃気用空気Aに追随して第2掃気ポート13の近くま
で充満されているが、この混合気Mは、前述したピスト
ン7の上昇によりクランク室2aの圧力が低下して、連
通路16に吸引され、一部はクランク室2a内へ戻り、
残りが連通路16aに残る。つづいて、クランク室2a
内のさらなる圧力低下によって逆止弁15が開かれ、空
気通路14からの空気が連通路16に導入され、クラン
クケース2a内へ吸入される。従って連通路16の、特
に第2掃気ポート13寄りの部分は空気で充満される。
の周辺、つまり、空気通路14の分岐通路14aにおけ
る第2掃気ポート13と連結孔17の間には、空気Aで
連通路16内に押し戻されずに、混合気Mの一部が残る
可能性がある。しかし、前記空気通路14と連通路16
を連通させる連結孔17を第2掃気ポート13に近付け
て形成すれば、逆止弁15を通って連通路16へ流入す
る空気Aが混合気Mに及ぼす吸引力を高めることができ
るので、第2掃気ポート13の付近の混合気Mは、連通
路16内へ吸引されて、その残留が防止される。さら
に、例え残留しても、わずかな量に抑えられる。
の中間高さ位置からクランクケース2の底部位置まで、
エンジンの外部で延設されているので、エンジン自体は
小形であっても、長い連通路16を確保できるので、こ
れに導入される空気Aがクランク室2a内へ流入して混
合気Mと混じることが防止されるとともに、掃気に必要
な空気量を連通路16内に確保しながら連通路16を細
く、つまり、通路面積を小さくできるので、空気Aとこ
れによりクランク室2a内へ押し戻した混合気Mとが連
通路16内で混じり難くなり、両者が十分分離される。
このため掃気時の初期には、連通路16を経て第2掃気
ポート13から空気Aだけが噴出され、この空気Aによ
る燃焼室1aの掃気が行われる。したがって、混合気M
の吹き抜けが確実に抑制されて、低燃費となり、またH
C排出濃度が軽減する。
ト11が開かれたとき、クランク室2a内の混合気M
が、掃気通路31を通って第1掃気ポート11から燃焼
室1aに導入され、第2掃気ポート13付近の燃焼室内
壁に当って反転しながら、残りの燃焼ガスGを排気ポー
ト12に向けて押し出すことにより、掃気が完了する。
このとき、掃気通路31には、逆止弁のような障害物が
設けられていないので、クランク室2a内の混合気が第
1掃気ポート11から燃焼室1aに円滑に供給される。
造の変形例を示す。同図において、逆止弁15の下流側
で、これが配置されるアダプタ8の側部に、空気通路1
4と連通状に筒状の連結具18を取付けて、これに前記
掃気通路16の主要部となる連結パイプ20の上端側を
取付けている。
の操作により回転弁22を回転させる。すると、その吸
気孔25と空気孔24の吸気通路9および空気通路14
に対する開口面積が調整されて、高,低速運転時に前記
両通路9,14からクランク室2aに至る混合気Mと空
気Aの供給量が同時に制御される。
ば、クランクケース内から燃焼室に混合気を円滑に供給
でき、また部品点数を低減してコストを低くでき、しか
も、掃気行程の初期に空気のみによる掃気を行って混合
気の吹き抜けの発生を抑制し、低燃費と、HC排出濃度
のを軽減を実現できる。
部切欠いた正面図である。
a…クランク室、3…気化器、7…ピストン、70…頂
面、9…吸気通路、10…吸気ポート、11…第1掃気
ポート、12…排気ポート、13…第2掃気ポート、1
4…空気通路、15…逆止弁、16…連通路、20…連
結パイプ、22…回転弁、24…空気孔、25…吸気
孔、31…掃気通路,A…空気、M…混合気
Claims (3)
- 【請求項1】 吸気ポートを通してシリンダ下方のクラ
ンクケース内に導入した混合気を、第1掃気ポートから
シリンダ上部の燃焼室に導入する2サイクルエンジンに
おいて、 前記シリンダに、前記吸気ポートよりも上方で前記第1
掃気ポートの上端よりも高い位置にある上端を持ち、前
記燃焼室に開口する排気ポートに対してシリンダの径方
向に対向する位置に配置された第2の掃気ポートが形成
され、 前記第2掃気ポートに逆止弁を通して空気を導入する空
気通路が接続され、 前記空気通路における前記逆止弁よりも下流側でシリン
ダにおける第2掃気ポートに近い部分と、クランクケー
ス内のクランク室とが、エンジンの外部に配設された連
結パイプで主要部が形成された連通路を介して連通され
て、前記第2掃気ポートから空気だけを前記燃焼室に噴
出させる空気掃気型の2サイクルエンジン。 - 【請求項2】 請求項1において、前記空気通路は、前
記逆止弁の下流側で前記第2掃気ポートに開口する部分
が、複数の分岐通路により形成されている空気掃気型の
2サイクルエンジン。 - 【請求項3】 請求項1または2において、前記第2掃
気ポートは、ピストンの突状に湾曲した頂面に沿って空
気を送給するように、斜め上方に向かって開口している
空気掃気型の2サイクルエンジン。
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