JP3251337B2 - ２サイクルエンジンのピストン打音低減構造 - Google Patents
２サイクルエンジンのピストン打音低減構造Info
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- JP3251337B2 JP3251337B2 JP18525092A JP18525092A JP3251337B2 JP 3251337 B2 JP3251337 B2 JP 3251337B2 JP 18525092 A JP18525092 A JP 18525092A JP 18525092 A JP18525092 A JP 18525092A JP 3251337 B2 JP3251337 B2 JP 3251337B2
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- piston
- thrust side
- noise reduction
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- reduction structure
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２サイクルエンジンの
ピストン打音低減構造に関し、特にピストン打音の低減
に効果的なピストン形状の改善に関する。
ピストン打音低減構造に関し、特にピストン打音の低減
に効果的なピストン形状の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】２サイクルエンジンでは、特にアイドリ
ング運転時にピストン打音と称する異音が発生し易い問
題がある。これはピストンがシリンダボア内面に周期的
に衝突することにより発生するものである。このピスト
ン打音の低減方法として、従来から、ピストンのオフセ
ット量を変えたり、あるいはピストンスカートのプロフ
ィールを変える方法が採用されている。
ング運転時にピストン打音と称する異音が発生し易い問
題がある。これはピストンがシリンダボア内面に周期的
に衝突することにより発生するものである。このピスト
ン打音の低減方法として、従来から、ピストンのオフセ
ット量を変えたり、あるいはピストンスカートのプロフ
ィールを変える方法が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来方法で
は十分な打音低減効果は得らない。最近の騒音規制の強
化に対応するために、ピストン打音をより効果的に低減
できる打音低減方法又は構造が要請されている。
は十分な打音低減効果は得らない。最近の騒音規制の強
化に対応するために、ピストン打音をより効果的に低減
できる打音低減方法又は構造が要請されている。
【０００４】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たもので、簡単な構造によってピストン打音を効果的に
低減できる２サイクルエンジンのピストン打音低減構造
を提供することを目的としている。
たもので、簡単な構造によってピストン打音を効果的に
低減できる２サイクルエンジンのピストン打音低減構造
を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記ピス
トン打音の低減を図るため、ピストンの行程中の挙動を
計測してアニメーション化するとともに、ピストン形状
の変更によるピストン挙動の変化を調べた。その結果、
ピストン外表面の特定部分を所定厚さで削除することに
より、ピストン振動，及び音圧レベルが大きく低減され
ることを見出した。
トン打音の低減を図るため、ピストンの行程中の挙動を
計測してアニメーション化するとともに、ピストン形状
の変更によるピストン挙動の変化を調べた。その結果、
ピストン外表面の特定部分を所定厚さで削除することに
より、ピストン振動，及び音圧レベルが大きく低減され
ることを見出した。
【０００６】そこで本発明は、ピストンの外表面の反ス
ラスト側におけるピンボス部高さ付近に、該外表面部分
の約１０〜１５mmの高さ，ピストン直径の約６０％の幅
の領域を１０〜２０μm の厚さだけ除去してなる逃げ部
を形成し、該逃げ部がピストン軸線方向に見たときピス
トン外周面より大きい曲率半径を有する曲面をなしてい
ることを特徴としている。
ラスト側におけるピンボス部高さ付近に、該外表面部分
の約１０〜１５mmの高さ，ピストン直径の約６０％の幅
の領域を１０〜２０μm の厚さだけ除去してなる逃げ部
を形成し、該逃げ部がピストン軸線方向に見たときピス
トン外周面より大きい曲率半径を有する曲面をなしてい
ることを特徴としている。
【０００７】
【作用】本発明に係る打音低減構造を備えたピストン
は、上昇行程ではピストン頂部がやや反スラスト側に傾
いた状態で上昇し、下降行程ではまず上記傾いた状態で
スラスト側にスラップしてピストン下部がシリンダボア
内面に衝突し、その後再び反スラスト側に傾き、この後
略真っ直ぐに下死点まで下降することが、上記挙動計測
で確認されている。
は、上昇行程ではピストン頂部がやや反スラスト側に傾
いた状態で上昇し、下降行程ではまず上記傾いた状態で
スラスト側にスラップしてピストン下部がシリンダボア
内面に衝突し、その後再び反スラスト側に傾き、この後
略真っ直ぐに下死点まで下降することが、上記挙動計測
で確認されている。
【０００８】このように本発明では、上記スラップにお
いてピストンのスカートの下部がシリンダボアの内面に
衝突するが、このピストンスカートの下部はピストン頂
部に比較して剛性が低く、そのため上記スラップ時の衝
撃エネルギをよく吸収し、その結果ピストン打音が低減
される。ちなみに従来エンジンでは、ピストンは略傾斜
無しの状態で上昇し、その姿勢でスラスト側にスラップ
することから、ピストン頂部がシリンダボア内面に衝突
し易く、そのためピストン打音が大きかったものと考え
られる。
いてピストンのスカートの下部がシリンダボアの内面に
衝突するが、このピストンスカートの下部はピストン頂
部に比較して剛性が低く、そのため上記スラップ時の衝
撃エネルギをよく吸収し、その結果ピストン打音が低減
される。ちなみに従来エンジンでは、ピストンは略傾斜
無しの状態で上昇し、その姿勢でスラスト側にスラップ
することから、ピストン頂部がシリンダボア内面に衝突
し易く、そのためピストン打音が大きかったものと考え
られる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１ないし図７は本発明の一実施例による２
サイクルエンジンのピストン打音低減構造を説明するた
め図であり、図１はピストンの模式断面平面図、図２は
図１のII-II 線断面図、図３は実施例ピストンのシリン
ダ内配置状態を示す断面側面図、図４〜図７は効果を説
明するための実験結果を示す図である。
説明する。図１ないし図７は本発明の一実施例による２
サイクルエンジンのピストン打音低減構造を説明するた
め図であり、図１はピストンの模式断面平面図、図２は
図１のII-II 線断面図、図３は実施例ピストンのシリン
ダ内配置状態を示す断面側面図、図４〜図７は効果を説
明するための実験結果を示す図である。
【００１０】図３において、１は空冷式２サイクル単気
筒エンジンのシリンダボディであり、該シリンダボディ
１のシリンダボア１ａには排気ポート１ｂ，掃気ポート
１ｃ，１ｃ′が開口している。なお、掃気ポート１ｃは
排気ポート１ｂの反対側に位置している。
筒エンジンのシリンダボディであり、該シリンダボディ
１のシリンダボア１ａには排気ポート１ｂ，掃気ポート
１ｃ，１ｃ′が開口している。なお、掃気ポート１ｃは
排気ポート１ｂの反対側に位置している。
【００１１】また上記シリンダボア１ａ内には、本実施
例構造が適用されたピストン２が摺動自在に挿入配置さ
れている。このピストン２は、円筒状のスカート部２ａ
の上端部をピストン頂部２ｂで閉塞してなるものであ
り、上記ピストン頂部２ｂの周囲にはピストンリング３
が嵌合装着されている。またこのピストン２の高さ方向
略中央部にはピンボス部２ｃが形成されており、該ピン
ボス部２ｃには上記排気ポート１ｂ，及び掃気ポート１
ｃと直交する方向にピン穴２ｄが貫通形成されている。
例構造が適用されたピストン２が摺動自在に挿入配置さ
れている。このピストン２は、円筒状のスカート部２ａ
の上端部をピストン頂部２ｂで閉塞してなるものであ
り、上記ピストン頂部２ｂの周囲にはピストンリング３
が嵌合装着されている。またこのピストン２の高さ方向
略中央部にはピンボス部２ｃが形成されており、該ピン
ボス部２ｃには上記排気ポート１ｂ，及び掃気ポート１
ｃと直交する方向にピン穴２ｄが貫通形成されている。
【００１２】上記ピストン２は上記ピン穴２ｄ内に挿入
されたピストンピン４を介して図示しないコンロッドに
連結されている。ここで本実施例エンジンの回転方向は
図３に矢印ｂで示すように反時計回りとなっており、ま
た上記ピン穴２ｄの軸線は、僅かに排気ポート１ｂ側に
オフセットしている。そしてピストン２は爆発行程では
掃気ポート１ｃ側に押し付けられながら下降する。従っ
て本実施例エンジンでは、掃気ポート１ｃ側がスラスト
側であり、排気ポート１ｂ側が反スラスト側となってい
る。
されたピストンピン４を介して図示しないコンロッドに
連結されている。ここで本実施例エンジンの回転方向は
図３に矢印ｂで示すように反時計回りとなっており、ま
た上記ピン穴２ｄの軸線は、僅かに排気ポート１ｂ側に
オフセットしている。そしてピストン２は爆発行程では
掃気ポート１ｃ側に押し付けられながら下降する。従っ
て本実施例エンジンでは、掃気ポート１ｃ側がスラスト
側であり、排気ポート１ｂ側が反スラスト側となってい
る。
【００１３】そして図１，図２に示すように、上記ピス
トン２の外表面の反スラスト側部分には、逃げ部５が形
成されている。この逃げ部５は、ピストン外表面の上記
ピンボス部２ｃの高さａ部分に形成されており、約１０
〜１５mmの高さｈとピストン直径の約６０％程度の幅ｗ
の領域を１０〜２０μm 程度の厚さｄだけ削り落として
なるものである。なお、図２では横方向寸法は縦方向寸
法の６０倍程度に拡大されている。これは上記ピストン
２の外径は上記逃げ部５よりピストン頂部２ｂ側にいく
ほど小径になっている点を強調して表すためである。
トン２の外表面の反スラスト側部分には、逃げ部５が形
成されている。この逃げ部５は、ピストン外表面の上記
ピンボス部２ｃの高さａ部分に形成されており、約１０
〜１５mmの高さｈとピストン直径の約６０％程度の幅ｗ
の領域を１０〜２０μm 程度の厚さｄだけ削り落として
なるものである。なお、図２では横方向寸法は縦方向寸
法の６０倍程度に拡大されている。これは上記ピストン
２の外径は上記逃げ部５よりピストン頂部２ｂ側にいく
ほど小径になっている点を強調して表すためである。
【００１４】次に本実施例構造の作用効果を確認するた
めに行った実験について説明する。本実験では、本実施
例構造のピストン及び比較例構造のピストンについてア
イドリング運転時の音圧レベル，ピストン振動，シリン
ダ圧力を測定し、これらの結果をピストンの挙動から分
析した。なお、比較例ピストンには、本実施例と同一の
逃げ部をスラスト側に形成したものを採用した。
めに行った実験について説明する。本実験では、本実施
例構造のピストン及び比較例構造のピストンについてア
イドリング運転時の音圧レベル，ピストン振動，シリン
ダ圧力を測定し、これらの結果をピストンの挙動から分
析した。なお、比較例ピストンには、本実施例と同一の
逃げ部をスラスト側に形成したものを採用した。
【００１５】ピストン振動については、加速度センサを
直接ピストンのスラスト側（排気ポートと反対側）部分
内に取り付けて計測し、音圧レベルはシリンダフィンか
ら５０ｍｍ離れた点で計測した。
直接ピストンのスラスト側（排気ポートと反対側）部分
内に取り付けて計測し、音圧レベルはシリンダフィンか
ら５０ｍｍ離れた点で計測した。
【００１６】またピストンの挙動を測定するために、図
３に示すように、渦電流式（インダクタンス形）非接触
式変位計５を上記シリンダ１の反スラスト側に３個、ス
ラスト側に４個取り付けた。なお、ピストンに変位計を
取り付けるとピストンの挙動に影響を与える恐れがある
ので、変位計は上述のようにシリンダ側に取り付けた。
これらの変位計５の出力波形をリニアライズし、温度補
正を行ってアニメーション化した。なお、この際、ピス
トン２は剛体として取り扱い、スカートプロフィールは
測定より求めた。
３に示すように、渦電流式（インダクタンス形）非接触
式変位計５を上記シリンダ１の反スラスト側に３個、ス
ラスト側に４個取り付けた。なお、ピストンに変位計を
取り付けるとピストンの挙動に影響を与える恐れがある
ので、変位計は上述のようにシリンダ側に取り付けた。
これらの変位計５の出力波形をリニアライズし、温度補
正を行ってアニメーション化した。なお、この際、ピス
トン２は剛体として取り扱い、スカートプロフィールは
測定より求めた。
【００１７】図４（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ本
実施例ピストンにおける音圧レベル，ピストン振動，シ
リンダ圧力の計測結果を示し、また図５は比較例におけ
る計測結果である。なお、図中、横軸は時間で、連続し
た３サイクル分を表している。
実施例ピストンにおける音圧レベル，ピストン振動，シ
リンダ圧力の計測結果を示し、また図５は比較例におけ
る計測結果である。なお、図中、横軸は時間で、連続し
た３サイクル分を表している。
【００１８】シリンダ圧力（燃焼状態）については、本
実施例，比較例とも第１サイクルでは正常燃焼し、第
２，第３サイクルでは失火しており、２サイクルエンジ
ンの低負荷時の典型的な不整燃焼をしていることが判
る。
実施例，比較例とも第１サイクルでは正常燃焼し、第
２，第３サイクルでは失火しており、２サイクルエンジ
ンの低負荷時の典型的な不整燃焼をしていることが判
る。
【００１９】一方、ピストン振動，音圧レベルについて
は、本実施例は比較例より大幅に低減している。この改
善原因を、図６，図７にそれぞれ示す本実施例，比較例
のピストン挙動に基づいて分析する。
は、本実施例は比較例より大幅に低減している。この改
善原因を、図６，図７にそれぞれ示す本実施例，比較例
のピストン挙動に基づいて分析する。
【００２０】本実施例の場合、図６に示すように、ピス
トンは上昇行程（同図(a) ）ではピストン頂部がやや左
側（反スラスト側）に傾いて上昇している。またピスト
ンは下降行程（同図(b) ）では上死点後約２０〜３０°
で右側（スラスト側）にスラップし、４０〜７０°でピ
ストンピン回りに回転しているのが見受けられる。これ
はスラップした後、衝突した点を始点として、スカート
プロフィールに沿った転軸運動を行ったためである考え
られる。その後、略真っ直ぐな姿勢で下降し、上死点後
１３０°付近で反スラスト側にスラップしている。
トンは上昇行程（同図(a) ）ではピストン頂部がやや左
側（反スラスト側）に傾いて上昇している。またピスト
ンは下降行程（同図(b) ）では上死点後約２０〜３０°
で右側（スラスト側）にスラップし、４０〜７０°でピ
ストンピン回りに回転しているのが見受けられる。これ
はスラップした後、衝突した点を始点として、スカート
プロフィールに沿った転軸運動を行ったためである考え
られる。その後、略真っ直ぐな姿勢で下降し、上死点後
１３０°付近で反スラスト側にスラップしている。
【００２１】一方、比較例の場合、図７に示すように、
ピストンは上昇行程（同図(a) ）では本実施例と反対に
ピストン頂部がやや右側（スラスト側）に傾いて上昇し
ている。下降行程（同図ｂ）では早いタイミングでスラ
ップが始まり、上死点後１０°で既に反スラスト側から
離れている。その後、２０〜３０°でスラスト側に衝突
しているが、本実施例と比べると衝突時の姿勢はピスト
ン頂部が右に傾いており、スカートの上部の方で衝突し
ている。１３０°で反スラスト側にスラップしている
が、ピストンの姿勢は頂部が右側に傾いたままである。
ピストンは上昇行程（同図(a) ）では本実施例と反対に
ピストン頂部がやや右側（スラスト側）に傾いて上昇し
ている。下降行程（同図ｂ）では早いタイミングでスラ
ップが始まり、上死点後１０°で既に反スラスト側から
離れている。その後、２０〜３０°でスラスト側に衝突
しているが、本実施例と比べると衝突時の姿勢はピスト
ン頂部が右に傾いており、スカートの上部の方で衝突し
ている。１３０°で反スラスト側にスラップしている
が、ピストンの姿勢は頂部が右側に傾いたままである。
【００２２】このように比較例では、ピストンがやや右
側に傾いた状態で反スラスト側からスラスト側にスラッ
プするため、スカート下部と比較して剛性が高く、従っ
て弾性変形による衝撃吸収能の低いピストン頂部がシリ
ンダボア内面に衝突し、この際の衝撃音がピストン打音
として大きく発生するものと考えられる。一方、本実施
例では、ピストンがやや左側に傾いた状態で反スラスト
側からスラスト側にスラップするため、頂部と比較して
剛性の低い、つまり弾性変形し易いスカート部がシリン
ダボア内面に衝突し、しかも衝突した点を始点としてス
カートプロフィールに沿った転軸運動を行うことから、
衝突時のエネルギを吸収し、結果的に音圧レベル，及び
ピストン振動が軽減されたものと考えられる。
側に傾いた状態で反スラスト側からスラスト側にスラッ
プするため、スカート下部と比較して剛性が高く、従っ
て弾性変形による衝撃吸収能の低いピストン頂部がシリ
ンダボア内面に衝突し、この際の衝撃音がピストン打音
として大きく発生するものと考えられる。一方、本実施
例では、ピストンがやや左側に傾いた状態で反スラスト
側からスラスト側にスラップするため、頂部と比較して
剛性の低い、つまり弾性変形し易いスカート部がシリン
ダボア内面に衝突し、しかも衝突した点を始点としてス
カートプロフィールに沿った転軸運動を行うことから、
衝突時のエネルギを吸収し、結果的に音圧レベル，及び
ピストン振動が軽減されたものと考えられる。
【００２３】そして本実施例と比較例におけるピストン
挙動の上記相違は、逃げ部をピストン外表面の反スラス
ト側，又はスラスト側のどちらに形成したかによって生
じているから、上記逃げ部をピストン外表面の反スラス
ト側に形成するのが、ピストン打音, ピストン振動の低
減上効果的であることが判る。
挙動の上記相違は、逃げ部をピストン外表面の反スラス
ト側，又はスラスト側のどちらに形成したかによって生
じているから、上記逃げ部をピストン外表面の反スラス
ト側に形成するのが、ピストン打音, ピストン振動の低
減上効果的であることが判る。
【００２４】なお、上記実施例では、排気ポート側が反
スラスト側となるエンジンの場合について説明したが、
本発明は上記排気ポートと反対側が反スラスト側となる
場合にも勿論適用でき、この場合はピストン外表面の排
気ポートと反対側部分に逃げ部を形成することとなる。
スラスト側となるエンジンの場合について説明したが、
本発明は上記排気ポートと反対側が反スラスト側となる
場合にも勿論適用でき、この場合はピストン外表面の排
気ポートと反対側部分に逃げ部を形成することとなる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る２サイクル
エンジンのピストン打音低減構造によれば、ピストン外
表面の反スラスト側部分に逃げ部を形成したので、ピス
トンが反スラスト側に傾いた状態でスラスト側にスラッ
プし、ピストンのスカート部の下側部分がシリンダボア
内面に衝突することからピストン打音を低減できる効果
がある。
エンジンのピストン打音低減構造によれば、ピストン外
表面の反スラスト側部分に逃げ部を形成したので、ピス
トンが反スラスト側に傾いた状態でスラスト側にスラッ
プし、ピストンのスカート部の下側部分がシリンダボア
内面に衝突することからピストン打音を低減できる効果
がある。
【図１】本発明の一実施例による２サイクルエンジンの
ピストン打音低減構造を説明するためのピストンの模式
断面平面図である。
ピストン打音低減構造を説明するためのピストンの模式
断面平面図である。
【図２】図１のII-II 線断面図である。
【図３】上記実施例ピストンのシリンダ内配置状態を示
す断面側面図である。
す断面側面図である。
【図４】上記実施例構造ピストンの実験結果を示す特性
図である。
図である。
【図５】比較例構造ピストンの実験結果を示す特性図で
ある。
ある。
【図６】上記実施例構造ピストンの挙動を示す特性図で
ある。
ある。
【図７】上記比較例構造ピストンの挙動を示す特性図で
ある。
ある。
２ ピストン ２ｃ ボス部 ４ ピストンピン ５ 逃げ部 ａ ボス部高さ
Claims (1)
- 【請求項１】 ピストンの外表面の反スラスト側におけ
るピンボス部高さ付近に、該外表面部分の約１０〜１５
mmの高さ，ピストン直径の約６０％の幅の領域を１０〜
２０μm の厚さだけ除去してなる逃げ部を形成し、該逃
げ部がピストン軸線方向に見たときピストン外周面より
大きい曲率半径を有する曲面をなしていることを特徴と
する２サイクルエンジンのピストン打音低減構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18525092A JP3251337B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | ２サイクルエンジンのピストン打音低減構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18525092A JP3251337B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | ２サイクルエンジンのピストン打音低減構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633831A JPH0633831A (ja) | 1994-02-08 |
| JP3251337B2 true JP3251337B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=16167525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18525092A Expired - Lifetime JP3251337B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | ２サイクルエンジンのピストン打音低減構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3251337B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018149633A1 (de) * | 2017-02-15 | 2018-08-23 | Mahle International Gmbh | Kolben einer brennkraftmaschine |
-
1992
- 1992-07-13 JP JP18525092A patent/JP3251337B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018149633A1 (de) * | 2017-02-15 | 2018-08-23 | Mahle International Gmbh | Kolben einer brennkraftmaschine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0633831A (ja) | 1994-02-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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