JP3828699B2 - ピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジンの吸気ポートと先導空気ポートの配置、及びピストンのスカート部の形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジンの混合気用の吸気ポートと先導空気ポート等の配置については、一例として国際公開番号ＷＯ９８／５７０５３号に開示されたものがある。同開示内容によれば、図９に示すように、シリンダ室１１（シリンダ１０の内周面）には、掃気ポート１２、先導空気ポート１４、及び図示しない排気ポートが開口しており、またシリンダ１０には、クランク室３に接続する混合気用の吸気ポート１５と、シリンダ室１１及びクランク室３の間を接続する掃気流路１６とを備えている。先導空気ポート１４は、吸気ポート１５を挟んで左右に２つ設けられている。先導空気ポート１４は、掃気ポート１２よりもシリンダ１０の軸線方向のクランク室３側に所定距離だけ離れた位置に設けられるとともに、ピストン３０ａの外周部に設けたピストン溝３４ａを介して掃気ポート１２と先導空気ポート１４とが接続され、吸入行程の際に先導空気ポート１４から掃気ポート１２を経て掃気流路１６に空気を吸入するようにしている。ピストン３０ａの全ストロークにおいて先導空気ポート１４は直接シリンダ室１１に開口しないようにするため、ピストン下縁３１は、実線にて示すピストン上死点位置において先導空気ポート１４の下方に位置し、ピストン上縁３５は、細い２点鎖線にて示すピストン下死点位置において先導空気ポート１４の上方に位置している。また、ピストン下縁３１はピストン下死点位置において、クランク軸に設けられたバランスウエイト２３の外周部２３ａに干渉しない最もクランク軸寄りの位置に定められる。吸気ポート１５は先導空気ポート１４と左右方向に並んで設けられているため、ピストン下縁３１部には、ピストン上死点位置において吸気ポート１５とクランク室３とを連通させるために、所定長さ（図中、長さＦ）の縦溝４０が設けられている。
上記のように構成された層状掃気２サンイクルエンジンによれば、排気時に先ず先導空気によってシリンダ室１１内が掃気されるので、混合気の吹き抜けによる未燃焼ガスの排出を防止でき、排気ガスが清浄化されるという効果がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記国際公開番号ＷＯ９８／５７０５３号に開示されたピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジンの構成においては、ピストン上死点位置で吸気ポート１５とクランク室３とを連通させるために、ピストン下縁３１から吸気ポート上縁１５ａまでの長さＦの縦溝４０を設けている。そのため、ピストン下縁３１は吸気ポート上縁１５ａから長さＦだけ下方に位置することとなる。前述のように、ピストン下死点時において、ピストン上縁３５は吸気ポート上縁１５ａよりも上方に位置し、ピストン下縁３１はクランク軸２０のバランスウエイト外周部２３ａよりも上方に位置するように定められている。このため、ピストン上死点において、吸気ポート上縁１５ａからピストン上縁３５までの高さをＨとすると、ピストン下縁３１からピストン上縁３５までのピストン高さは「Ｈ＋Ｆ」とする必要がある。
ところが、従来からエンジンの高さをさらに低くして場積をできるだけ小さくすることが要求されており、上記のようにピストン高さに伴ってコネクティングロッドの長さが長くなり、エンジンの高さも高くなって場積が大きくなり、重量も重くなり、コストも高くなるという問題を解決することが強く要望されている。
【０００４】
本発明は上記の課題を解決するために、ピストンのシリンダ軸方向の長さを短くしてエンジンの高さを低くし、よって場積を小さくし、重量を低減できるピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジン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、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明に係るピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジンの第１発明は、クランクケースの上部に取着したシリンダの内壁に開口し、かつシリンダ室に接続する掃気ポート、排気ポート及び先導空気ポートと、シリンダの内壁に開口し、かつクランク室に接続する混合気用の吸気ポートと、掃気ポートとクランク室とを接続する掃気通路と、ピストンの外周部に設けられ、吸入行程の際に掃気ポートと先導空気ポートとを接続するピストン溝とを有し、掃気ポート、排気ポート、先導空気ポート及び吸気ポートがピストンの上下動により開閉されるピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジンにおいて、 先導空気ポートと吸気ポートとをシリンダの周方向に間隔を開けて位置させるとともに、先導空気ポートの下縁を吸気ポートの上縁よりもクランク室側に位置させ、ピストンの先導空気ポートに対する位置の下端部に、ピストンの吸気ポートに対向する位置のピストン下縁よりも下方に延伸した延伸部を設け、この延伸部は、クランク軸のウェブに付設したバランスウェイトよりクランク軸方向の外側に位置するとともに、外周面に前記ピストン溝を有する構成としている。
【０００６】
上記構成によれば、先導空気ポートの下縁を吸気ポートの上縁よりクランク室側に位置させたため、先導空気ポートの上縁をクランク室側に寄せることができる。したがって、ピストン下死点時におけるピストン上縁の位置をクランク室側に寄せることができる。また、クランク軸のバランスウエイトより軸方向外側のピストン下縁部分を延伸し、この部分に先導空気ポートと掃気ポートとを接続するピストン溝を設けている。このため、ピストン下縁をピストン下死点時にバランスウエイト外周部に干渉しない位置まで下げることができる。したがって、ピストン上縁からピストン下縁までのピストン高さを低くすることができ、エンジン高さが低く、軽量コンパクトで、コストの安い層状掃気２サイクルエンジンが得られる。
【０００７】
第２発明は、第１発明の構成に基づき、前記吸気ポート上縁と先導空気ポート上縁とをほぼ同一高さに位置させた構成としている。
【０００８】
上記構成によれば、ピストン下死点時におけるピストン上縁を吸気ポート上縁近傍までクランク室側に寄せることができ、ピストンのシリンダ軸方向長さを一層短くすることができる。したがって、コネクティングロッドの長さを短くし、エンジンの高さを低くして軽量化を図り、コストを安くすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジンの実施形態について、図面を参照して詳述する。
【００１０】
図１はピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジン１の正面断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視の側面断面図であり、ピストン上死点位置の状態を示している。図１、図２において、クランクケース２の上部にはシリンダ１０が取着されている。シリンダ１０にはピストン３０がシリンダ１０の軸方向に摺動自在に挿入され、ピストン３０のヘッド側にシリンダ室１１を形成し、ボトム側にクランク室３を形成している。クランクケース２に軸受４を介して回転自在に取着されたクランク軸２０と、ピストン３０とはコネクティングロッド５により連結されている。クランク軸２０のウエブ２１のクランクピン２２の反対側にはバランスウエイト２３が設けられており、その外周部２３ａは円弧形状をなしている。シリンダ１０の内壁面にはシリンダ室１１に接続する掃気ポート１２、排気ポート１３、先導空気ポート１４が設けられるとともに、クランク室３に接続する混合気用の吸気ポート１５が設けられている。また、シリンダ１０には掃気ポート１２とクランク室３とを接続する掃気流路１６が設けられている。
図３は、シリンダ１０の断面図であり、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。同図に示すように、吸気ポート１５の両側には２個の先導空気ポート１４，１４が設けられており、それぞれの先導空気ポート下縁１４ｂ，１４ｂは吸気ポート上縁１５ａよりも下方に位置しており、本実施形態においては、吸気ポート上縁１５ａと先導空気ポート上縁１４ａ，１４ａとは同一高さに位置している。先導空気ポート１４，１４の上方には所定の間隔で掃気ポート１２，１２が設けられており、それぞれ掃気流路１６，１６に接続している。
【００１１】
図４は、ピストン下死点位置におけるピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジンの側面断面図である。ピストン下縁３１は従来のものと同様に、クランク軸２０の両バランスウエイト２３，２３の外周部２３ａに干渉しない最もクランク軸２０寄りの位置に設定されており、この部分はピストン３０が上下動したときに吸気ポート１５に対向する位置となっている。ピストン３０のクランク軸２０の軸方向の両端部の下端部にはピストン下縁３１より下方に延伸して延伸部３２，３２が設けられ、延伸部３２の外周部にはピストン溝３４がそれぞれ設けられている。延伸部３２の内幅Ｗ１は、クランク軸２０の両バランスウエイト２３，２３間のクランク軸方向の外幅Ｗ２より大きく設定されている。また、図３に示す２つの先導空気ポート１４，１４の間隔Ｗ３は、延伸部３２の内幅Ｗ１より大きく設定されている。延伸部下縁３３はクランク室３に設けられた、軸受４を内設しているボス６の外周部６ａに干渉しない位置に設定されている。延伸部３２はピストン３０が上下動したときに先導空気ポート１４に対向する位置に設けられており、延伸部３２に設けられたピストン溝３４は、図２に示すように、ピストン上死点位置において掃気ポート１２と先導空気ポート１４とを接続する。またピストン上縁３５は、図４に示すように、ピストン下死点位置で吸気ポート上縁１５ａ及び先導空気ポート上縁１４ａよりも上方に位置するように設定されている。
【００１２】
図５はピストン３０の正面図であり、図６は図５のＢ−Ｂ矢視図である。前述のように、ピストン３０の下端部にはピストン下縁３１より下方に延伸して延伸部３２が設けられている。延伸部３２の外周面には、ピストン溝３４が設けられている。また、ピストン下縁３１はバランスウエイト外周部２３ａに干渉しない位置に、延伸部下縁３３はクランク室３のボス６の外周部６ａに干渉しない位置にそれぞれ設定されている。このとき、ピストン上縁３５からピストン下縁３１までのピストン高さはＨである。
【００１３】
図７は図１のＣ−Ｃ矢視図である。吸気ポート１５の反対側には排気ポート１３が設けられ、吸気ポート１５の両側には先導空気ポート１４，１４が設けられている。吸気ポート１５と排気ポート１３とを結ぶ中心線Ｅ−Ｅに対して直角方向の両側には掃気ポート１２，１２と掃気流路１６，１６とが設けられている。ピストン上死点位置において、２つのピストン溝３４，３４は、それぞれ先導空気ポート１４，１４と掃気ポート１６，１６とを接続している。
【００１４】
図８は図７のＤ−Ｄ矢視図であり、シリンダ内壁面に設けられた各ポートとピストンとの関係位置を示す展開図である。実線はシリンダ１０の内壁面に設けられた掃気ポート１２，１２、排気ポート１３、先導空気ポート１４，１４及び吸気ポート１５を示している。細い破線は上死点位置のピストン上縁３５、ピストン下縁３１及びピストン溝３４を示し、細い２点鎖線は下死点位置のピストン上縁３５及びピストン下縁３１をそれぞれ示している。ピストン上死点位置において、ピストン溝３４は先導空気ポート１４と掃気ポート１２とを接続している。ピストン下縁３１は吸気ポート１５の上方に位置している。またピストン下死点位置においては、ピストン上縁３５は、掃気ポート１２及び排気ポート１３の下方に位置するとともに、先導空気ポート１４及び吸気ポート１５の上方に位置している。このとき、ピストン上縁３５からピストン下縁３１までの距離は、図５に示すピストン高さＨである。
【００１５】
本発明に係るピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジン１は上記のような構成としたため、ピストン３０の高さを低くすることができる。すなわち、図９に示す従来のピストン３０ａに比して、長さＦだけ吸気ポート１５及び先導空気ポート１４の位置をクランク室３寄りにずらすことができるとともに、ピストン上縁３５の位置をＦだけクランク室３寄りにずらすことができる。これにより、従来のピストン高さは「Ｈ＋Ｆ」であったのに対し、本発明に係るピストン高さはＨであり、長さＦだけ小さくできる。したがって、これに伴ってコネクティングロッド５を短くできるので、高さが低く、軽量コンパクトで、かつコストの安いピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の層状掃気２サイクルエンジンのピストン上死点時の正面断面図である。
【図２】本発明の層状掃気２サイクルエンジンのピストン上死点時の側面断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視のシリンダの断面図である。
【図４】本発明の層状掃気２サイクルエンジンのピストン下死点時の側面断面図である。
【図５】本発明に係るピストンの正面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ矢視図である。
【図７】図１のＣ−Ｃ矢視図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ矢視図である。
【図９】従来技術に係る層状掃気２サイクルエンジンのシリンダ部側面断面図である。
【符号の説明】
１：ピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジン、２：クランクケース、３：クランク室、６：ボス、６ａ：ボス外周部、１０：シリンダ、１１：シリンダ室、１２：掃気ポート、１３：排気ポート、１４：先導空気ポート、１４ａ：先導空気ポート上縁、１４ｂ：先導空気ポート下縁、１５：吸気ポート、１５ａ：吸気ポート上縁、１６：掃気流路、２０：クランク軸、２１：ウエブ、２３：バランスウエイト、２３ａ：外周部、３０：ピストン、３１：ピストン下縁、３２：延伸部、３３：延伸部下縁、３４：ピストン溝、３５：ピストン上縁。

Claims (2)

1. クランクケース(2)の上部に取着したシリンダ(10)の内壁に開口し、かつシリンダ室(11)に接続する掃気ポート(12)、排気ポート(13)及び先導空気ポート(14)と、シリンダ(10)の内壁に開口し、かつクランク室(3)に接続する混合気用の吸気ポート(15)と、掃気ポート(12)とクランク室(3)とを接続する掃気通路(16)と、ピストン(30)の外周部に設けられ、吸入行程の際に掃気ポート(12)と先導空気ポート(14)とを接続するピストン溝(34)とを有し、掃気ポート(12)、排気ポート(13)、先導空気ポート(14)及び吸気ポート(15)がピストン(30)の上下動により開閉されるピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジン(1)において、
   先導空気ポート (14) と吸気ポート (15) とをシリンダ (10) の周方向に間隔を開けて位置させるとともに、先導空気ポート(14)の下縁(14b)を吸気ポート(15)の上縁(15a)よりもクランク室(3)側に位置させ、ピストン(30)の先導空気ポート(14)に対する位置の下端部に、ピストン(30)の吸気ポート(15)に対向する位置のピストン下縁(31)よりも下方に延伸した延伸部(32)を設け、この延伸部(32)は、クランク軸(20)のウェブ(21)に付設したバランスウェイト(23)よりクランク軸方向の外側に位置するとともに、外周面に前記ピストン溝(34)を有することを特徴とするピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジン。
2. 請求項１記載のピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジンにおいて、
   前記吸気ポート(15)の上縁(15a)と先導空気ポート(14)の上縁(14a)とをほぼ同一高さに位置させたことを特徴とするピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジン。

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