JP3949994B2 - 2-cycle engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2サイクルエンジン、そのうち、チェンソウ等の可搬式作業機に使用されるエンジンのように、シリンダが水平に配置される形式の2サイクルエンジンの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、2サイクルエンジンは、自由な姿勢でも運転できるという利点を有するため、各種の可搬式作業機の動力源として広く使用されており、燃料となる混合気の吸気方式としては、ピストンバルブ方式とリード弁方式とがあるが、気化器を機体の自由な位置に配置できるという利点から、各種の可搬式作業機ではリード弁が使用されている。
【0003】
2サイクルエンジンのうち、特にチェンソウに使用されるような、シリンダが水平に配置される形式のエンジンにおいては、例えば、特開平9−151739号、特開平10−169519号、特開平10−169520号、特開平10−220309号等に示されるように、水平に配置されるシリンダの一端にクランク室が接続され、このクランク室の斜め上方にリード弁を備えた吸入口が設けられていて、この吸入口に取付けられた気化器から、混合気がリード弁の開閉によりクランク室内へ送り込まれ、クランク室内で予圧縮を受けて、掃気通路からシリンダ内の燃焼室へ供給される。
【0004】
【発明が解決すべき課題】
吸入口からクランク室内へ導入される混合気は、ピストンの往復動に伴うクランク室内の圧力によって、シリンダ内の燃焼室へ通ずる掃気口方向へ供給されるが、シリンダ水平配置式のエンジンにおいては、混合気がクランク室に設けられた吸入口から供給された際に、混合気のうちの再液化したものがクランク室の一部に付着して滞留するという現象が生じ、作業に伴う機体の姿勢変化によってこの液体燃料がシリンダ内の燃焼室へ流れ込み,過濃度混合気の供給によって、エンジンが停止するという問題を生ずることがある。
【0005】
上記のように、クランク室内の一部に液体燃料が付着滞留する理由は、気化器によって燃料が霧状になっても、この混合気がリード弁の表面に衝突することによって混合気中の一部が再度液状化し、弁の表面下方へ垂れ下がって吸入口からクランク室内に流れ込み、室内の吸入口に近い上方傾斜面から下方の水平面部分へ流れて、この水平面部分に液体として付着することに起因している。
【0006】
上記のように、気化器で霧状化された混合気が、リード弁と衝突することでその一部が再度液状化されたとしても、エンジンが高負荷時や高速回転時の状態にある時には、クランク室の温度も高くなっているので、液化した燃料は再び霧状になってシリンダ内の燃焼室へ送られるため、液体のままで燃焼室に送られるという問題は生じない。
【0007】
従って、前記のように、混合気がリード弁の表面に衝突することによって、混合気中の一部が再度液状化し、液体燃料がクランク室内に付着滞留するのは、アイドル運転時のように、単位時間当たりの燃料消費量が低く、クランク室の温度も上がらず、リード弁の動きも活発でない状態の時に発生する率が高い。
【0008】
このようにして、シリンダ水平配置式のエンジンでは、アイドル運転時を長い時間継続した場合には、液体燃料がクランク室内に付着滞留し、濃度の高い液体燃料が機体姿勢の変化によって燃料室内へ流入しエンジン停止の状態を引き起こすという問題を有している。
【0009】
このようなシリンダ水平配置式のエンジンにおける問題に対し、従来では、前記の特開平9−151739号、特開平10−169519号、特開平10−169520号、特開平10−220309号のように、クランク室内周面における吸入口の近傍に、流入した液体燃料の流れを止める規制面を設けて、吸入口からクランク室内に液体燃料が流入しても、その規制面で液体燃焼を捕捉して、その規制面より内奥のシリンダ方向へは流れないように停滞させておく方法が知られている。
【0010】
しかしながら、これらの従来技術では、課題の解決手段として、吸入口から流入した液体燃料を吸入口の近傍の規制面で捕捉して、シリンダ内の掃気通路の方向へは流さないようにすることを目的としているため、吸入口から流入した液体燃料を再度霧状化させて積極的にシリンダ内の燃焼室へ送り込んで燃焼させてしまわない限り、液体燃料がいつまでもクランク室内に滞留することになるから、いつかはこの滞留した液体燃料がシリンダ内の燃焼室へ送り込まれて、エンジンが停止するという弊害を確実に解消できないという問題点を有している。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る2サイクルエンジンは、従来の2サイクルエンジンにおける上記のような問題点を解消し、吸入口からクランク室内に流入した液体燃料を吸入口の近傍で捕捉滞留させるのではなく、クランク室内で積極的に再度霧状にしてシリンダ内の燃焼室へ送り込んで燃焼させ、機体の姿勢を自由に変化させても、エンジンが停止するという問題を確実に解消することのできるようにした2サイクル内燃エンジンの提供を目的としたものである。
【0012】
本発明に係る2サイクルエンジンは、そのための具体的手段として、シリンダが水平に配置され、該シリンダの一端に接続されたクランク室の一部にリード弁により開閉する吸入口を備えた2サイクルエンジンにおいて、クランク室のシリンダ接続部に、前記吸入口より侵入してクランク室内に付着した液体燃料を霧状に微細化してシリンダの掃気通路方向へ案内供給するための、シリンダの掃気通路断面積よりも小さい断面積の細管通路を備え、更に、前記シリンダ接続部の開口端内周面とピストン外周面との間に隙間が設けられ、混合気が前記細管通路を通過しなくても、開口端内周面からシリンダ燃焼室へ混合気を供給できるように構成されていることを特徴とする。
【0013】
この細管通路は、クランク室開口端内周面をクランクウエイトの回転方向に沿ってクランク室の開口端方向へ直線状にくり抜いた孔状の通路により構成することが好ましい。
【0014】
また、細管通路は、シリンダを水平に配置する機体正立状態の時に、クランク室の下側に位置するクランク室開口端内周面に1本だけ設けられていればよいが、機体の姿勢変化が多岐にわたる作業機に使用され、機体が倒立状態となる場合を考慮し、さらには、掃気行程における左右の掃気ガスの流入バランスを考えて、クランク室の下側に位置するクランク室開口端内周面と、クランク室の上側に位置するクランク室開口端内周面との2箇所に設けられるようにしておくことが好ましい。
【0015】
【作用】
本発明の2サイクルエンジンでは、混合気がクランク室に設けられた吸入口からクランク室内に供給される際に、混合気のうちの液体成分が、クランク室内の半円形のクランクウエイト回転部の傾斜面からシリンダ接続部に近い水平面方向に流れて付着滞留すると、シリンダとの開口端内周面にクランク室からシリンダ掃気通路方向へ通ずる細管通路が設けられているので、ピストンの往復運動に伴ってクランク室内に発生する圧縮力を受けることにより、クランク室内に付着した液体燃料が細管通路内へ押し込まれる。
【0016】
液体燃料が細管通路内へ押し込まれると、通路内の液体燃料は通路の一端からクランク室内の圧縮力を受けることで、細い流路内を勢いよく通り抜けて急速にシリンダの掃気通路方向へ送り込まれるが、その時、細管通路内を通り抜けた時の噴出力によって霧状に微細化されることになる。従って、クランク室内壁面に付着した液体燃料は細管通路内を通ることで微細化され、掃気通路から燃焼室へ送り込まれて確実に燃焼される。
【0017】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る2サイクルエンジンを、チェンソウの動力源に使用した場合の実施例について説明すると、図1はクランク室1にシリンダ2が接続された状態の断面図であり、シリンダ2は水平に配置され、このシリンダ2と接続されるクランク室1の斜め上方にリード弁3により開閉する吸入口4が設けられている。
【0018】
図面では省略したが、前記吸入口4には気化器が取付けられると共に、シリンダ2の右側にソーブレードが設けられ、吸入口4に取付けられる気化器の上方に操作用のハンドルが設けられるように構成されている。
【0019】
クランク室1は、一端に前記吸入口4を備えたクランクウエイト7の回転する室部分5と、他端に筒形のシリンダ接続部6とを有し、このシリンダ接続部6にはシリンダ2と接続される開口端6aが開口している。クランクウエイト7の回転する室部分5内には、クランクウエイト7が回転自在に軸着されており、クランクウエイト7のクランク軸8とシリンダ2内のピストン9との間がコンロッド10により連結されている。
【0020】
また、クランク室1におけるシリンダ接続部6の開口端内周面11は、クランクウエイトの回転する室部分5の内周面5aの内径よりも小さくなっていて、この開口端内周面11にシリンダ2内のピストン9が嵌まり込むが、開口端内周面11とピストン外周面9aとの間に隙間12が設けられており、混合気が後に述べる細管通路14を通過しなくても、混合気が掃気通路15からシリンダ燃焼室に供給できるようになっていて、これによって従来のエンジンと同等の出力を得ることができる。なお、この隙間12は大きすぎると液体燃料が細管通路14に流入しなくなるので、この隙間12の断面積は細管通路14と混合気の配分などの条件を考慮して設定する必要がある。
【0021】
さらに、シリンダ接続部6におけるクランクウエイト7の回転方向に沿った開口端内周面11に、前記吸入口4から侵入してクランクウエイト回転部5の内壁面に付着する液体燃料3を霧状に微細化して、シリンダ2の掃気通路15の方向へ案内するための細管通路14が設けられている。
【0022】
この細管通路14は、シリンダ接続部6の開口端内周面11をクランクウエイト7の回転方向に沿ってクランク室1の開口端6a方向へ直線状にくり抜いた管状の孔から構成されており、この通路14の断面積は、この通路14と同軸上に連通するシリンダ2の掃気通路15の断面積よりも小さいように構成されている。
【0023】
一方、前記クランク室1と接続されるシリンダ2は、クランク室1の細管通路14と同じ軸線上にシリンダ2の内壁をくり抜いた掃気通路15が設けられ、この掃気通路15の先端がシリンダ2の燃焼室16に連通している。
【0024】
図1のように、機体が、シリンダ2を水平に置いたような正立状態の時には、吸入口4からクランク室1内へ侵入する液体燃料は、専らクランクウエイト回転部5と筒形のシリンダ接続部6との間部分に付着滞留するので、細管通路14はシリンダ接続部6の下側だけに1本設けられていればよいが、掃気行程における左右の掃気ガスの流入バランスを考えて、細管通路14はシリンダ接続部6の下側と上側とに2箇所設けられている。
【0025】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の2サイクルエンジンでは、クランク室に設けられた吸入口から液体燃料が侵入してクランク室内に付着滞留した場合に、クランク室内の圧縮力、あるいは図1に示す機体の左側に設けられるチェーンソウを上方へ傾けるように機体の姿勢を変化させることによって、クランク室内に付着した液体燃料をシリンダ接続部の細管通路内へ流し込むことになり、流し込まれた液体燃料は細管通路内でクランク室内からの圧縮力を受けて、細い通路内を勢いよく通り抜けることにより、霧状に微細化されることになり、微細化された燃料を掃気通路から燃焼室に送り込んで確実に燃焼させることができる。
【0026】
従って、本発明のエンジンによれば、クランク室内に液体燃料が侵入して室内に付着滞留しても、従来技術のようにこの液体燃料をいつまでもクランク室内に貯留させておくものとは異なり、クランク室内に侵入した液体燃料を積極的に細管通路を通してシリンダ方向へ供給することによって、液体燃料を確実に再度霧化することができるから、アイドル運転を長い時間継続することでクランク室内に液体燃料が付着したとしても、これを再度霧化して燃焼させることができるので、機体の姿勢をどのように変化させて使用してもエンジン停止のおそれなく、機体を安定して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る2サイクルエンジンの構成を示す断面図。
【図2】 図1のA−A線における断面図。
【図3】 図1のB−B線における断面図。
【符号の説明】
1:クランク室、
2:シリンダ、
3:リード弁、
4:吸入口、
5:クランクウエイト回転部、
6:シリンダ接続部、
6a:開口端、
7:クランクウエイト、
8:クランク軸
9:ピストン、
10:コンロッド、
11:開口端内周面、
12:隙間、
13:液体燃料、
14:細管通路、
15:掃気通路、
16:燃焼室、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a two-cycle engine in which a cylinder is horizontally arranged, such as an engine used in a portable work machine such as a chain saw.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the two-cycle engine has the advantage that it can be operated even in a free posture, so it has been widely used as a power source for various portable work machines. There are two types of reed valve systems, but reed valves are used in various portable work machines because of the advantage that the vaporizer can be placed at any position on the machine body.
[0003]
Of the two-cycle engines, in particular, the type of engine in which the cylinders are arranged horizontally, such as those used in chain saws, are disclosed in, for example, JP-A-9-151739, JP-A-10-169519, and JP-A-10-169520. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-220309, a crank chamber is connected to one end of a horizontally disposed cylinder, and a suction port having a reed valve is provided obliquely above the crank chamber. From the carburetor attached to the suction port, the air-fuel mixture is sent into the crank chamber by opening and closing the reed valve, pre-compressed in the crank chamber, and supplied from the scavenging passage to the combustion chamber in the cylinder.
[0004]
[Problems to be Solved by the Invention]
The air-fuel mixture introduced from the suction port into the crank chamber is supplied in the direction of the scavenging port leading to the combustion chamber in the cylinder by the pressure in the crank chamber accompanying the reciprocation of the piston. When the air-fuel mixture is supplied from the suction port provided in the crank chamber, a phenomenon occurs in which the re-liquefied gas mixture adheres to and stays in a part of the crank chamber. Due to the change, the liquid fuel flows into the combustion chamber in the cylinder, and there is a problem that the engine is stopped due to the supply of the overconcentration mixture.
[0005]
As described above, the reason why the liquid fuel adheres and stays in a part of the crank chamber is that even if the fuel is atomized by the vaporizer, the air-fuel mixture collides with the surface of the reed valve. This is because the part liquefies again, hangs downward on the surface of the valve, flows into the crank chamber from the suction port, flows from the upper inclined surface near the suction port to the lower horizontal surface portion, and adheres to the horizontal surface portion as liquid. is doing.
[0006]
As mentioned above, even when the mixture atomized by the carburetor collides with the reed valve and part of it liquefies again, when the engine is in a state of high load or high speed rotation Since the temperature of the crank chamber is also high, the liquefied fuel is atomized again and sent to the combustion chamber in the cylinder, so there is no problem of being sent to the combustion chamber as a liquid.
[0007]
Therefore, as described above, when the air-fuel mixture collides with the surface of the reed valve, a part of the air-fuel mixture liquefies again and the liquid fuel adheres and stays in the crank chamber as in idle operation. The rate of occurrence is high when fuel consumption per unit time is low, the temperature of the crank chamber does not rise, and the reed valve is not active.
[0008]
In this manner, in the cylinder horizontal arrangement type engine, when the idling operation is continued for a long time, the liquid fuel adheres and stays in the crank chamber, and the liquid fuel having a high concentration flows into the fuel chamber due to the change in the attitude of the fuselage. However, it has a problem of causing an engine stop state.
[0009]
Conventionally, with respect to such a problem in the horizontal cylinder type engine, as described in JP-A-9-151739, JP-A-10-169519, JP-A-10-169520, JP-A-10-220309, In the vicinity of the suction port on the peripheral surface of the crank chamber, a restriction surface that stops the flow of the liquid fuel that has flowed in is provided, and even if liquid fuel flows into the crank chamber from the suction port, liquid combustion is captured by the restriction surface, There is known a method of stagnating so as not to flow in the cylinder direction inward from the regulation surface.
[0010]
However, in these conventional techniques, as a means for solving the problem, the liquid fuel flowing in from the suction port is captured by the regulation surface near the suction port so that it does not flow in the direction of the scavenging passage in the cylinder. The liquid fuel that has flowed from the intake port will stay in the crank chamber indefinitely unless it is atomized again and actively sent to the combustion chamber in the cylinder for combustion. Sometime, the accumulated liquid fuel is sent to the combustion chamber in the cylinder, and the problem that the engine is stopped cannot be surely solved.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The two-cycle engine according to the present invention solves the above-mentioned problems in the conventional two-cycle engine, and does not capture and retain the liquid fuel flowing into the crank chamber from the suction port in the vicinity of the suction port. 2 cycles that can be reliably relieved of the problem of stopping the engine even if the attitude of the fuselage is freely changed by positively atomizing it again and sending it into the combustion chamber in the cylinder for combustion. The purpose is to provide an internal combustion engine.
[0012]
The two-cycle engine according to the present invention includes, as a specific means for that purpose, a two-cycle engine in which a cylinder is horizontally disposed and a suction port that is opened and closed by a reed valve is provided in a part of a crank chamber connected to one end of the cylinder. In the above, the cross-sectional area of the scavenging passage of the cylinder for entering the cylinder connecting portion of the crank chamber from the suction port and atomizing the liquid fuel adhering to the crank chamber into a mist and guiding it in the direction of the scavenging passage of the cylinder And a gap is provided between the inner peripheral surface of the opening end of the cylinder connecting portion and the outer peripheral surface of the piston so that the air-fuel mixture does not pass through the narrow tube passage. The air-fuel mixture is configured to be supplied from the inner peripheral surface to the cylinder combustion chamber.
[0013]
The narrow tube passage is preferably constituted by a hole-like passage that is formed by linearly hollowing out the inner peripheral surface of the crank chamber opening end along the crank weight rotation direction toward the opening end of the crank chamber.
[0014]
In addition, only one narrow tube passage may be provided on the inner peripheral surface of the crank chamber opening end located on the lower side of the crank chamber when the cylinder is horizontally arranged in the upright state. Is used in a wide variety of work machines, and the inside of the crank chamber located at the lower side of the crank chamber is considered in consideration of the inflow balance of the left and right scavenging gas in the scavenging stroke. It is preferable to be provided at two locations, a peripheral surface and a crank chamber opening end inner peripheral surface located above the crank chamber.
[0015]
[Action]
In the two-cycle engine of the present invention, when the air-fuel mixture is supplied to the crank chamber from the suction port provided in the crank chamber, the liquid component of the air-fuel mixture is inclined by the semicircular crank weight rotating portion in the crank chamber. Since a narrow tube passage that leads from the crank chamber to the cylinder scavenging passageway is provided on the inner peripheral surface of the open end with the cylinder when it flows and adheres and stays in the horizontal plane direction close to the cylinder connection from the surface, By receiving the compressive force generated in the crank chamber, the liquid fuel adhering to the crank chamber is pushed into the narrow tube passage.
[0016]
When the liquid fuel is pushed into the narrow tube passage, the liquid fuel in the passage receives the compressive force in the crank chamber from one end of the passage, and then rapidly passes through the narrow flow passage and is rapidly sent toward the scavenging passage of the cylinder. However, at that time, it is refined into a mist by the jet power when passing through the inside of the narrow tube passage. Accordingly, the liquid fuel adhering to the wall surface of the crank chamber is refined by passing through the narrow tube passage, and is sent to the combustion chamber from the scavenging passage and reliably burned.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment in which the two-cycle engine according to the present invention is used as a power source for a chain saw will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of a state in which a
[0018]
Although not shown in the drawing, a vaporizer is attached to the
[0019]
Crank
[0020]
Further, the opening end inner
[0021]
Further, the
[0022]
The
[0023]
On the other hand, the
[0024]
As shown in FIG. 1, when the airframe is in an upright state in which the
[0025]
【The invention's effect】
As described above, in the two-cycle engine of the present invention, when the liquid fuel enters from the suction port provided in the crank chamber and adheres and stays in the crank chamber, the compression force in the crank chamber or shown in FIG. By changing the attitude of the fuselage so that the chain saw provided on the left side of the fuselage is tilted upward, the liquid fuel adhering to the crank chamber is poured into the narrow tube passage of the cylinder connecting portion. By receiving the compressive force from the crank chamber in the narrow tube passage and passing through the narrow passage vigorously, it will be atomized, and the refined fuel will be sent from the scavenging passage to the combustion chamber for certainty. Can be burned.
[0026]
Therefore, according to the engine of the present invention, even if liquid fuel enters the crank chamber and adheres and stays in the chamber, unlike the conventional technique, the liquid fuel is stored in the crank chamber forever. Since the liquid fuel that has entered the room is positively supplied to the cylinder through the narrow tube passage, the liquid fuel can be reliably atomized again. Even if it adheres, it can be atomized again and burned, so that the aircraft can be used stably without fear of engine stoppage regardless of how the attitude of the aircraft is changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a two-cycle engine according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
[Explanation of symbols]
1: Crank chamber,
2: cylinder,
3: Reed valve,
4: Inlet,
5: Crank weight rotating part,
6: Cylinder connection,
6a: open end,
7: Crankweight,
8: Crankshaft 9: Piston
10: Connecting rod,
11: Open end inner peripheral surface,
12: gap
13: Liquid fuel,
14: capillary passage,
15: Scavenging passage,
16: combustion chamber,
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