JP3995766B2

JP3995766B2 - ２サイクル内燃エンジン

Info

Publication number: JP3995766B2
Application number: JP22902097A
Authority: JP
Inventors: 克也田島; 博路川崎; 富士雄小林
Original assignee: Kyoritsu Co Ltd
Current assignee: Kyoritsu Co Ltd
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: JPH1162592A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可搬式作業機等に搭載される比較的小型の２サイクル内燃エンジンに係り、特に、点火プラグ装着に好適な燃焼室を備えた２サイクル内燃エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今の環境問題の高まりによって、内燃エンジンから排出される排ガスも大気汚染の元凶とされていることから、前記内燃エンジンの技術分野においても、排ガス中に含まれる有害成分、即ち、ＮＯｘ（燃料の燃焼成分）、ＣＯ（燃料の不完全燃焼成分）、ＨＣ（燃料の未燃成分）等を低減させる対策が種々提案されている。
【０００３】
そして、最近、刈払機やチェーンソー等の可搬式作業機に使用される小型空冷２サイクル内燃エンジンにおいても、それから排出される排ガス中のＨＣ、ＣＯ等の有害成分の低減化が強く要請されてきている。例えば、アメリカ合衆国のカリフォルニヤ州における排ガス規制法案、所謂カーブ（ＣＡＲＢ）１９９９では、西暦１９９９年からは、ＣＯを１３０g/bhp-h以下、トータルＨＣ（ＴＨＣ）を５g/bhp-h以下に低減することが求められている。
前記排ガス規制に対処するために、例えば、内燃エンジンの燃焼室やシリンダの吸排気ポートや掃気通路の形状等を改善したり、排気系に酸化触媒等の排ガス浄化手段を設ける等の様々な開発がなされている。
【０００４】
このような状況のもとで、本発明の出願人においても、先に、実願平４ー７０２７２号（実開平６ー３４１３３号公報参照）として、排ガス中のＨＣ成分の低減化を図った２サイクル内燃エンジンの燃焼室の技術を提案している。該提案の技術は、燃焼室の形状を従来のものから変更して、該燃焼室に掃気が積極的に導入され易くしたもので、その具体的構成は、排気ポートを二分割する縦断面を挟んで対称的にループ掃気式をとる一対の掃気ポートが対向して設けられた２サイクルエンジンにおいて、シリンダヘッド部分の燃焼室を、リング状のスキッシュ面を有するスキッシュドーム形とし、かつ該スキッシュドームの縦断面で見て反排気ポート側のスキッシュ面を切り欠いて掃気入り口部を形成したものである。
【０００５】
そして、前記提案の如く、シリンダヘッドの燃焼室を、リング状のスキッシュ面を有するスキッシュドーム形とした２サイクル内燃エンジンは、他にも提案されており、その典型的なものは、図３、図４に示すような構造をしている。即ち、図３、図４に示されている２サイクル内燃エンジン１’は、シリンダ１０’を備え、該シリンダ１０’は、ピストンが嵌挿される円柱状の内壁面を有するシリンダ部分２と、リング状のスキッシュ面７ａを有する半球状のスキッシュドーム形と呼ばれる燃焼室７’が設けられたヘッド部３とが一体に形成されており、その外周部には多数の冷却フィン１２が形成されている。そして、前記シリンダ部２には、吸気ポート１４及び排気ポート１６とが段違いに向かい合うように開口せしめられるとともに、前記排気ポート１６を二分割する縦断面を挟んで対称的なループ掃気式（シュニューレ掃気式）をとる一対の掃気ポート２０、（２０）が対向して設けられている。
前記ヘッド部３には、前記排気ポート１６を二分割する縦断面で見て反排気ポート１６側に点火プラグ８が螺着される構成となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の２サイクル内燃エンジン１’は、携帯用作業機に装備されて使用されることから、前記シリンダ１０’の軸心線ＣＬ方向の長さが制限され、通常、点火プラグ８は、前記軸心線ＣＬ方向（直立方向）には装着されず、図３、図４に示す如く、前記シリンダ１０’の軸心線ＣＬに対して４５度程度傾斜して装着される。
具体的には、前記燃焼室７’の半球状ドームの中心点をＱとすると、前記シリンダ１０’の軸心線ＣＬと前記点火プラグ８の装着方向の軸線との交点Ｆは、前記燃焼室７’の半球状ドームの中心点Ｑよりも上方に位置するように配置されることとなる。即ち、前記中心点Ｑと前記交点Ｆとを一致するように点火プラグ８を装着配置すると、前記点火プラグ８を含めた前記シリンダ１０’の軸心線ＣＬ方向の長さが長くなり過ぎて、前記２サイクル内燃エンジン１’を携帯用作業機に装備した場合に、その取扱い性を悪くしてしまうとの不具合を生じてしまうこととなる。
【０００７】
そして、前記２サイクル内燃エンジン１’は、小型であるために、前記燃焼室７’に対して前記点火プラグ８が相対的に大きな構造となっているので、前記シリンダ１０’のヘッド部分３に前記点火プラグ８を装着した場合、図４に示すように、前記燃焼室７’の半球状ドームの内表面に対して前記点火プラグ８の雄ネジ部８ａの先端周部８ｂが凹凸状態で配置されることとなる。即ち、前記点火プラグ８の先端周部８ｂの下部８ｂ₁が、前記燃焼室７’の内表面から室内に突出する状態となる一方、前記点火プラグ８の先端周部８ｂの上部８ｂ₂が、前記燃焼室７’の内表面から引っ込み、該部分にくぼみを形成する状態となってしまう。
【０００８】
前記点火プラグ８の雄ネジ部８ａの先端周部８ｂが前記燃焼室７’の内表面に対して凹凸状に配置されると、前記２サイクル内燃エンジン１’が燃焼運転される場合において、前記掃気ポート２０、（２０）から反排気ポート１６側のシリンダ部２の内面に沿って上昇してきた掃気流が、前記燃焼室７’に流入する過程で、前記点火プラグ８の雄ネジ部８ａの先端周部８ｂの突出下部８ｂ₁に衝突して偏向作用を受けるために、燃焼室７の上部の奥の方まで十分に掃気流が導かれず、掃気が不充分になるという不具合を生じていた。
【０００９】
また、前記点火プラグ８の前記突出下部８ｂ₁の周囲や前記上部８ｂ₂のくぼみ部に未燃燃料やすす等が付着して、前記２サイクル内燃エンジン１’の燃焼安定性を阻害して出力に悪影響を与えていた。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、燃焼室内の点火プラグの装着状態に基づく燃焼安定性の阻害要因をなくして、排ガス中のＨＣ成分等の低減を図り、出力を向上できる２サイクル内燃エンジンを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するべく、本発明の２サイクル内燃エンジンは、基本的には、シリンダのヘッド部に燃焼室を形成すると共に、前記ヘッド部に点火プラグを螺着した２サイクル内燃エンジンであって、前記燃焼室は、二つの半球状ドームを重ね合わせた二重ドーム状に形成すると共に、該二重ドーム状の燃焼室の容積を、圧縮比の低下をさせないように、単一ドーム状の燃焼室の容積と同じくし、前記二重ドーム状の燃焼室の内部は、スキッシュ面に続いて大きな曲率半径の大径ドームに形成し、該大径ドームの中央部に続いて小さな曲率半径の小径ドームを形成したことを特徴としている。
【００１１】
更に、本発明の他の具体的な態様は、前記点火プラグが、前記シリンダに設けられた排気ポート側とは１８０度反対側の前記ヘッド部に、前記シリンダの軸心線から４５度以上傾斜して螺着され、前記点火プラグ８が、その螺合雄ネジ部の先端周部の下部と上部との各々が、前記大径ドームと前記小径ドームとの各内面に対して略同一の挿入位置に装着配置されることを特徴としている。
【００１２】
このように構成された本発明の二重ドーム状の燃焼室を有する２サイクル内燃エンジンは、点火プラグの先端周部の下部が不必要に前記燃焼室内に突出することがないので、掃気ポートから吹き出された掃気が燃焼室の入り口部の前記点火プラグの先端周部の下部でその流入が妨げられず、前記掃気が前記燃焼室の小径ドームの頂部まで円滑に流れ込み易くなったので、前記燃焼室内の燃焼排ガスが掃気流によって前記燃焼室からより追い出され易くなって、該燃焼室内に残留する排ガスが減少することから、着火性が高められ、失火率が小さくなり、掃気効率と燃焼性が高められて出力が向上すると共に、前記内燃エンジンから排出される排ガス中の未燃成分のＨＣが低減される。
【００１３】
更に、前記点火プラグの雄ネジ部の先端周部上部と下部との燃焼室の内面への挿入位置を略一致させて、該内表面での凹凸の少ない状態で点火プラグを装着したので、前記点火プラグの先端周囲に未燃燃料やすす等が付着することが少なくなり、燃焼安定性が高くなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の２サイクル内燃エンジンの一実施形態を添付図面を参酌しながら詳細に説明する。該実施形態を説明するに当たって、前記従来例と同一機能を奏するものは同じ符号を付して説明する。
図１は、本実施形態の２サイクル内燃エンジン１のシリンダ１０の縦断面を示したものであり、該シリンダ１０は、ピストンが嵌挿される円柱状の内壁面を有するシリンダ部２と、リング状のスキッシュ面７ａを有するスキッシュドーム形と呼ばれる燃焼室７が設けられたヘッド部３とが一体に形成されており、その外周部には多数の強制空冷用の冷却フィン１２が形成されている。そして、前記シリンダ部２には、吸気ポート１４及び排気ポート１６とが段違いに向かい合うように開口せしめられるとともに、前記吸気ポート１４と前記排気ポート１６を二分割する縦断面を挟んで対称的なループ掃気式（シュニューレ掃気式）をとる一対の掃気ポート２０、（２０）が対向して設けられている（図示例は、いわゆる壁なし掃気路式）。前記燃焼室７を備えた前記ヘッド部３には、前記排気ポート１６を二分割する縦断面（図１）で見て反排気ポート１６側に点火プラグ８が装着固定される構成となっている。
【００１５】
前記燃焼室７は、図２に詳細に示されているように、スキッシュ面７ａの上部に半球状の大きな曲率半径Ｒ₁の大径ドーム部７ｂと、該大径ドーム部７ｂの中央部に続いて上方に形成される半球状の小さい曲率半径Ｒ₂の小径ドーム部７ｃとを形成した、全体として二重ドーム状として形成されている。前記大径ドーム部７ｂと前記小径ドーム部７ｃとからなる前記燃焼室７の容積は、前記従来例の単一曲率半径のドーム形状の燃焼室７’の容積と、内燃エンジンのシリンダ排気量が同じ場合には、同じ容積に形成する。即ち、本実施形態の前記大径ドーム部７ｂの曲率半径Ｒ₁は、前記従来例の単一のドームの曲率半径Ｒよりもその寸法を小さくして、容積を少なくし、その少なくした分を前記小径ドーム７ｃの容積で補い、全体として従来例の単一ドームの燃焼室７’と同じ容積としている。
【００１６】
また、前記点火プラグ８は、例えば、前記シリンダ１０の縦方向の軸心線ＣＬに対して略４５度の傾斜角度で、前記シリンダヘッド部３に形成したプラグ装着雌ネジ孔３ａにねじ込み装着したとき、前記点火プラグ８の雄ネジ部８ａの先端周部８ｂの下部８ｂ₁が、前記大径ドーム７ｂのドーム内面に一致するように位置させると共に、前記点火プラグ８の雄ネジ部８ａの先端周部８ｂの上部８ｂ₂が、前記小径ドーム７ｃのドーム内面と一致するように、前記二つのドーム７ｂ、７ｃのドーム径とドームの中心点Ｑ₁、Ｑ₂とを設定する。換言すれば、本実施形態は前記点火プラグ８の装着方向の軸線と前記シリンダ１０の軸心線ＣＬとの交点Ｆが、前記燃焼室７の大径ドーム７ｂの中心点Ｑ、よりも上方に位置する状態であっても、前記燃焼室７に前記小径ドーム７ｃを設けたことで、従来例の単一ドーム状の燃焼室７’よりも、前記燃焼室７のドーム内面が上方に移動して前記スキッシュ面７ａからの距離が長くなることによって、前記点火プラグ８の雄ネジ部８ａの先端周部８ｂの下部８ｂ₁を、前記大径ドーム７ｂのドーム内面に一致させ、かつ前記点火プラグ８の雄ネジ部８ａの先端周部８ｂの上部８ｂ₂を、前記小径ドーム７ｃのドーム内面に一致させることができる。
【００１７】
前記点火プラグ８の雄ネジ部８ａの先端周部８ｂ全体を、前記燃焼室７の大径ドーム７ｂと小径ドーム７ｃとの内面に略一致させることで、該内面に凹凸の少ない状態で前記点火プラグ８が装着配置されることなり、前記先端周部８ｂの突出による前記掃気流の前記燃焼室７への流入の妨げを極力排除している。
このように構成された本実施形態の２サイクル内燃エンジン１は、そのシリンダ１０のヘッド部３内の燃焼室７の形状を、曲率半径の異なる二つのドームを重ねた二重ドーム形状としたことにより、前記点火プラグ８の先端周部８ｂの下部８ｂ₁が不必要に前記燃焼室７内に突出することがないので、前記掃気ポート２０、（２０）から導かれる掃気流が前記燃焼室７に導入され易くなり、かつ該燃焼室７内の排ガスの残留も少なくなる。
【００１８】
即ち、本実施形態においては、前記掃気ポート２０、（２０）から吹き出された掃気が、前記燃焼室７への入り口部である前記点火プラグ８の先端周部８ｂの下部８ｂ₁でのその流入が妨げられるのを極力少なくしたので、前記掃気が前記燃焼室７の小径ドーム７ｃの頂部まで円滑に流れ込み易くなった。そのため、前記燃焼室７内の燃焼排ガスが掃気流によって燃焼室７からより追い出され易くなり、前記燃焼室７内に残留する排ガスが減少することから、着火性が高められ、失火率が小さくなるので、出力特性も向上する。
【００１９】
また、本実施形態においては、前記燃焼室７を二重ドーム形状としたが、前記燃焼室７の容積を従来の単一ドーム形状のものと同じにすることで、圧縮比の低下をさせない状態で、掃気効率と燃焼性が高められるので、前記排気ポート１６から排出される排ガス中の未燃成分であるＨＣが低減された状態で、出力を向上できる。
【００２０】
更に、前記点火プラグ８の雄ネジ部８ａの先端周部８ｂ全体が、前記燃焼室７の大径ドーム７ｂと小径ドーム７ｃとの内面に略一致して、該内面に凹凸の少ない状態で装着配置したので、前記点火プラグ８の周囲に未燃燃料やすす等が付着することが少なくなり、燃焼安定性を阻害する要因が排除された。
【００２１】
更にまた、本実施形態の２サイクル内燃エンジン１は、前記燃焼室７を半球状の二重ドーム形状としたので、前記シリンダ１０の内部を中ぐり切削加工を行う場合、前記燃焼室７の二重ドーム部７ｂ，７ｃも、中ぐり加工で容易に切削形成できるので、前記シリンダ１０の加工性が向上する。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明の係る２サイクル内燃エンジンは、その燃焼室を二重ドーム状としたことで、該燃焼室の内面に対する点火プラグの先端周部の挿入位置を略同じにできるので、前記２サイクル内燃エンジンの掃気効率と燃焼性が高められて、出力が向上すると共に、前記内燃エンジンから排出される排ガス中の未燃成分のＨＣが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２サイクル内燃エンジンの一実施形態のシリンダの縦断面図。
【図２】図１の２シリンダの燃焼室部分を示す拡大断面図。
【図３】従来の２サイクル内燃エンジンのシリンダの縦断面図。
【図４】図３のシリンダの燃焼室部分を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１２サイクル内燃エンジン
３ヘッド部
７燃焼室
７ａスキッシュ面
７ｂ大径ドーム
７ｃ小径ドーム
８点火プラグ
８ａ雄ネジ部
８ｂ先端周部
８ｂ₁ 下部
８ｂ₂ 上部
１０シリンダ
１６排気ポート
ＣＬシリンダの軸心線
Ｒ₁ 大きな曲率半径
Ｒ₂ 小さな曲率半径

Claims

シリンダ（１０）のヘッド部（３）に燃焼室（７）を形成すると共に、前記ヘッド部（３）に点火プラグ（８）を螺着した２サイクル内燃エンジン（１）であって、
前記燃焼室（７）は、二つの半球状ドーム（７ｂ）、（７ｃ）を重ね合わせた二重ドーム状に形成すると共に、該二重ドーム状の燃焼室（７）の容積を、圧縮比の低下をさせないように、単一ドーム状の燃焼室（７’）の容積と同じくし、
前記二重ドーム状の燃焼室（７）の内部は、スキッシュ面（７ａ）に続いて大きな曲率半径（Ｒ1）の大径ドーム（７ｂ）に形成し、該大径ドーム（７ｂ）の中央部に続いて小さな曲率半径（Ｒ2）の小径ドーム（７ｃ）を形成したことを特徴とする２サイクル内燃エンジン。
前記点火プラグ（８）は、前記シリンダ（１０）に設けられた排気ポート（１６）側とは１８０度反対側の前記ヘッド部（３）に、前記シリンダ（１０）の軸心線ＣＬから４５度以上傾斜して螺着されていることを特徴とする請求項１に記載の２サイクル内燃エンジン。
前記点火プラグ（８）は、その螺合雄ネジ部（８ａ）の先端周部（８ｂ）の下部（８ｂ1）と上部（８ｂ2）との各々が、前記大径ドーム（７ｂ）と前記小径ドーム（７ｃ）との各内面に対して略同一の挿入位置に装着配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の２サイクル内燃エンジン。