JP4292024B2

JP4292024B2 - 空気予備蓄積型２サイクルエンジン

Info

Publication number: JP4292024B2
Application number: JP2003146367A
Authority: JP
Inventors: ガイヤーヴェルナー; シュロサルツィークイェルク; フライヒクラウス
Original assignee: アンドレアスシュティールアクチエンゲゼルシャフトウントコンパニーコマンディートゲゼルシャフト
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: DE10321571B4; DE10321571A1; DE10362403B3; CN1459555A; CN1295425C; DE10312092A1; DE10312092B4; FR2840023B1; US6895910B2; FR2840023A1; US20030217711A1; JP2003343352A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前提概念に記載の２サイクルエンジン、特にパワーチェーンソー、切断研削機、刈払い機等の手動操縦される可搬式作業機のための２サイクルエンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１から知られている２サイクルエンジンでは、ピストンが所定の位置にあるときに、対称に配置された２つの空気通路がピストン窓を介してそれぞれ１つの搬送通路と連通する。搬送通路内に予め蓄積されている空気は空気予備蓄積(Spuelvorlage)として用いられる。
【０００３】
【特許文献１】
ＷＯ０１／４４６３４Ａ１
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、コンパクトで軽量なこの種の２サイクルエンジンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、シリンダ長手軸線の方向におけるピストン窓の上縁とコンロッドアイの軸線との間隔がピストンボスの半径よりも小さいことを特徴とするものである。
【０００６】
クランクケースへ向かうシリンダ長手軸線の方向におけるピストン窓の上縁、すなわち燃焼室側の上縁と、コンロッドアイの軸線との間隔を縮めることにより、２サイクルエンジンのシリンダ長手軸線の方向においてコンパクトな構成が達成される。この場合、ピストン窓の上縁とコンロッドアイの軸線との間隔はクランクケースの方向に指向しており、すなわちピストン窓の上縁がコンロッドアイの軸線よりもクランクケースに対しより大きな間隔を持っていれば、前記間隔は負である。このような場合、間隔はピストンボスの半径よりも常に小さくなる。したがって、ピストン窓の上縁がコンロッドアイの軸線に対し燃焼室の方向へずれていれば、または、上縁がクランクケースの方向においてたかたがピストンボスの半径に相当する距離だけずれていれば有利である。シリンダの高さがコンパクトであれば、同時に２サイクルエンジンの軽量化にもなる。また、ピストンの制御面が好適に活用される。
【０００７】
ピストンボスはピストンピンのための支持部であり、すなわちピストンピン軸受である。特に、前記間隔はピストンボスの半径の５０%以下である。有利な構成によれば、ピストン窓上縁はコンロッドアイの軸線の領域に延在している。ピストンボスのまわりには密封細条部が設けられる。密封細条部は、特に、ピストンボスを介してピストン窓とクランクケースとが流動的に連通するのを阻止する。密封細条部がピストン窓の方向において２ｍｍないし４ｍｍの幅を有しているのが合目的である。好適な密封のために、密封細条部とシリンダ内壁との半径方向の間隔はピストンの各位置においてたかだか０．１ｍｍ、特に５０μｍ以下である。密封特性を改善するため、密封細条部は少なくとも１つの周回する密封溝を有している。周回する密封溝を複数個設けても合目的である。
【０００８】
軽量化と高さのコンパクト化のため、ピストンの下縁は排気口側において吸気口側に対しピストン上面の方向にずれを有している。好適な掃気結果と好ましい排ガス値は、２つの空気通路窓と４つの搬送通路とがシリンダ長手軸線に関し対称に配置されていれば達成される。
【０００９】
高さがコンパクトであるにもかかわらず好ましい制御時間を実現するため、ピストンはピストン窓の領域においてクランクケースの方向へ延長されている。ピストン窓の延長部の高さはピストンの吸気口側でのピストンの高さの１５%以下、特に１０%以下であるのが合目的である。ピストン窓がほぼＬ字状に形成され、Ｌ字の短いほうの脚部がシリンダ長手軸線の方向において下方へ突出しているのが合目的である。ピストン窓をＬ字状に構成することにより、２サイクルエンジンをコンパクトに構成して十分長い制御時間が得られる。高さを低くするため、クランク腕はそのクランクケース側に平坦部を有している。ピストンとクランク腕との衝突は、ピストンが下死点においてクランク腕の回転領域にあっても避けることができる。平坦部が面取り角をもった面取り部として形成されているのが有利である。ピストン窓の底面がピストン窓の後壁に対し９０゜以上の傾斜角で傾斜し、傾斜角が特に面取り角に対応しており、傾斜角が１２０゜ないし１５０゜であるのが合目的である。
【００１０】
ピストンの上死点で、ピストンストロークとシリンダ穴径との比率に関連したピストン上縁とクランク軸軸線との間隔は１３０ｍｍないし１５３ｍｍ、特に１３７ｍｍないし１４５ｍｍである。したがってピストンストロークが３４ｍｍで、シリンダ穴径が４９ｍｍの場合、上記間隔に対しては９０ｍｍないし１０５ｍｍ、特に９４ｍｍないし１００ｍｍの値が有利である。ピストンの下死点では、ピストンストロークとシリンダ穴径との比率に関連したピストン上縁とクランク軸軸線との間隔は７２ｍｍないし１１６ｍｍ、特に８６ｍｍないし１０２ｍｍである。したがってピストンストロークが３４ｍｍで、シリンダ穴径が４９ｍｍの場合、上記間隔は５０ｍｍないし８０ｍｍ、特に６０ｍｍないし７０ｍｍであるのが有利である。このピストン長さにより短い形状が可能になる。同時に、これにより少ない排ガス値で好適な出力を得るための十分長い制御時間が得られる。ピストンの制御面は好適に活用される。好適な制御時間は、ピストンの下死点で、空気通路窓とピストン上縁との間隔が０．５ｍｍないし５．０ｍｍ、特に１．０ｍｍないし３．０ｍｍであれば達成される。このサイズでは、同時に、空気通路と燃焼室との間での好適な密封も保証される。空気通路とクランクケースとの間での十分な密封は、ピストンの下死点で、ピストンの下縁とクランク軸の軸受との間隔が０．５ｍｍないし３．０ｍｍ、特にほぼ１．０ｍｍであれば達成される。
【００１１】
高さを低くして、吸気窓と搬送通路と空気通路窓の横断面を大きくすることができ、且つピストンの制御面を好適に活用できるようにするため、空気通路窓は１つの搬送通路の少なくとも１つの吸気窓に対しクランクケースの方向へずれており、特に吸気窓に対し正の間隔を有している。
【００１２】
ピストンがピストンスカートから内部へ至る空洞部を有し、空洞部がピストンストロークの経過中にシリンダ内部への機能的開口部とだけ、特に１つの搬送通路の少なくとも１つの吸気窓とだけ流動的に連通し、空洞部はクランクケースに対しては流動的に連通しないのが有利である。ここで機能的開口部とは、統一的な機能を持ったすべての開口部のことを言う。すなわち搬送通路の個々の吸気窓は協働して１つの機能的開口部を形成しており、個々の空気通路窓は協働して１つの機能的開口部を形成し、吸気口と排気口とはそれぞれそれ自体機能的開口部を形成している。シリンダ外面からピストンの中実材の内部へ延びている空洞部によりピストンの軽量化が達成される。空洞部が１つの機能的開口部とだけ連通することにより、制御時間と燃料・空気混合比には影響しない。
【００１３】
空洞部が１回のピストンストローク経過中に連通しないすべての機能的開口部に対し周方向に間隔を有しているのが合目的である。空洞部の好適な密封を達成するため、空洞部は少なくとも１つの周回する密封細条部を有し、その幅は少なくとも１ｍｍ、特に２ｍｍないし４ｍｍである。密封細条部が少なくとも１つの周回する密封溝を有しているのが合目的である。空洞部が複数個の個別空洞部から構成されているのが有利である。この場合、個別空洞部は特にリブによって互いに分離されている。これによりピストンの好適なガイドとともに、軽量化が達成できる。
【００１４】
２サイクルエンジンをコンパクトに構成し且つ好適な掃気挙動を得るため、ピストン窓は、２サイクルエンジンの行程容積（すなわちピストンの上死点と下死点における燃焼室の容積の差）のほぼ４%ないし１４%に相当する全容積を有している。燃料を含んでいない空気が空気通路からピストン窓を介してクランクケース内部へ達するのを避けるため、ピストン窓に少なくとも１つの周回する密封細条部が形成されている。ピストン窓とクランクケースとの間における密封細条部の幅が少なくとも１ｍｍ、特に２ｍｍないし４ｍｍであるのが合目的である。密封を改善するため、少なくとも１つの密封細条部は少なくとも１つの周回する密封溝を有している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１に図示した２サイクルエンジン１は、シリンダ２内に形成された燃焼室３を有している。燃焼室３は上下動するピストン５によって画成される。ピストン５は、連接棒６を介して、クランクケース４内に玉軸受け２１によりクランク軸軸線９のまわりに回転可能に支持されているクランク軸７を駆動する。クランク軸７は連接棒６に関し対称に配置された２つのクランク腕８を有し、これらクランク腕８はそれぞれクランクケース４側に平坦部１４を有している。２サイクルエンジン１は、燃料・空気混合気をクランクケース４内へ供給するための吸気口１１と、燃焼室３から排ガスを排出させるための排気口１０とを有している。ピストン５は対称に配置されたＬ字状の２つのピストン窓１９を有し、Ｌ字の短いほうの脚部２７はシリンダ長手軸線２３の方向において吸気口１１側に配置されている。短いほうの脚部２７は下方へピストン５を越えて突出しているので、ピストン５には吸気口１１の両側に、短いほうの脚部２７の領域に位置するようにそれぞれ突起２０が成形されている。ピストン窓１９には周回する密封細条部４９が形成され、ピストン窓１９とクランクケース４との間におけるその幅ｏは２ｍｍないし４ｍｍである。密封細条部４９は、燃焼室３の方向と周方向とにおいてピストンスカート５２によって形成されている。密封細条部４９が周回する１つの密封溝を有しているのが合目的である。複数の密封溝も有利である。
【００１６】
燃焼室３は図２に断面で概略的に図示した搬送通路１２と１５と連通し、クランクケース４と流動的に連通している。搬送通路１２，１５はシリンダ長手軸線２３および吸気口１１と排気口１０との中心軸線２５に関し対称に配置され、吸気窓１３，１６を介して燃焼室３に開口している。吸気窓１３の下方には、すなわちクランクケース４の方向へずれた位置に空気通路窓１８が配置されている。空気通路窓１８にはシリンダ２内の空気通路１７が開口している。空気通路窓１８は、シリンダ壁の、各ピストン位置においてピストン５により燃焼室３とクランクケース４とから仕切られている領域に配置されている。
【００１７】
図１に図示したピストン５の上死点では、燃料・空気混合気は吸気口１１を通じてクランクケース４内へ流入する。クランク角α（シリンダ長手軸線２３とクランク腕８の中心線２４との角度を表わす）はこのピストン位置では０゜である。空気窓１８と搬送通路１２，１５の吸気窓１３，１６とはピストン窓１９を介して互いに連通しており、その結果空気は空気通路１７からピストン窓１９を経て搬送通路１２，１５を通ってクランクケース４の方向へ流動することができる。上死点でのピストン上縁２２とクランク軸軸線９との間隔ａはほぼ９５．５ｍｍである。この間隔ａは、ピストンストロークが３４ｍｍで且つシリンダ穴径が４９ｍｍの場合、９０ｍｍないし１０５ｍｍであるのが有利であり、特に９４ｍｍないし１００ｍｍであるのが有利である。ピストンストロークとシリンダ穴径との比率に関連して、間隔ａは１３０ｍｍないし１５３ｍｍ、特に１３７ｍｍないし１４５ｍｍである。間隔ａとピストンストロークとの比率は２．６ないし３．１、特に２．７ないし３．０であるのが合目的である。
【００１８】
連接棒６は、図１３に断面で示したように、ピストンピン３１を介してピストンボス３２で支持されている。ピストンピン３１はピストンボス３２から連接棒６のコンロッドアイ２８を通ってピストンボス３２の反対側へ延びている。したがってピストンボス３２はピストンピン３１の支持部である。コンロッドアイ２８には、連接棒６をピストンピン３１で回動可能に保持させるための軸受４２が配置されている。図１に図示したピストン窓１９の上縁３０は、コンロッドアイ２８の軸線２９に対し燃焼室３の方向にずらして配置されている。上縁３０はピストン窓１９の燃焼室３側の縁である。コンロッドアイ２８は、シリンダ２の長手軸線２３の方向において、ピストン窓１９の上縁３０に対し間隔ｈを有している。ピストン窓１９の上縁３０はコンロッドアイ２８の軸線２９の領域に配置されている。
【００１９】
図３と図４には、２サイクルエンジン１の図とピストン５およびシリンダ２の展開図とが、クランク角αがほぼ６８゜の位置で図示されている。このピストン位置で間隔ａはほぼ８３．６ｍｍであり、すなわちピストンストロークとシリンダ穴径との比に関連してはほぼ１２１ｍｍである。吸気口１１はまだ開いており、空気通路窓１８はピストン窓１９を介して搬送通路１２と１５の吸気窓１３と１６と連通しており、その結果燃料・空気混合気と十分に燃料を含んだ空気とが燃焼室３に流入する。燃焼室３の排気口１０はピストン５によって閉鎖されている。図４にはピストンボス３２とピストンピン３１とを図示していない。ピストン５は下方運動の段階にあり、すなわち燃焼室３からクランクケース４の方向へ運動している。
【００２０】
図５と図６は、２サイクルエンジン１の図とピストン５およびシリンダ２の展開図とを、ピストン５がさらに下降運動を行なった後に図示したものである。この位置でのクランク角αはほぼ７８゜で、間隔ａはほぼ７９．７ｍｍである。吸気口１１と搬送通路１２，１５とはピストン５によって完全に閉鎖されている。ピストン窓１９の繰り抜き部２６は、図６に図示していないピストンボス３２とピストンピン３２とによって覆われている。
【００２１】
図７と図８はピストン５を下死点で示したものである。このピストン位置でのクランク角αは１８０゜である。ピストン５の突起２０はクランク腕８の領域にある。クランク腕８に設けた平坦部１４は、クランク腕８とピストン５の突起２０との衝突を阻止する。このピストン位置でのシリンダ下縁とピストン窓１９の下縁との間隔はほぼ１ｍｍないし２ｍｍであり、ピストン窓１９はシリンダ縁の上方にあり、したがってシリンダ壁によりクランクケース４に対し閉鎖されている。間隔ｄは、クランク窓１９とクランク軸ケース４との間にある密封細条部の幅である。空気通路窓１８と吸気口１１とはピストン５によって閉鎖されている。空気通路窓１８の上縁とピストン上縁２２との間隔ｃはほぼ１．５ｍｍであり、有利には０．５ｍｍないし５．０ｍｍである。間隔ｃは同時に、ピストン５が下死点にあるときの空気通路窓１８と燃焼室３との間にある密封細条部の幅をも表わしている。搬送通路１２の吸気窓１３と空気通路窓１８の上縁との間隔ｂはほぼ２ｍｍである。この場合間隔ｂは、空気通路窓１８と吸気窓１３とがピストンスカートにより閉鎖されているときの該空気通路窓１８と吸気窓１３との間にある密封細条部の幅を表わしている。下死点におけるクランク軸軸線９とピストン上縁２２との間隔ａはほぼ６１．５ｍｍである。間隔ａはピストンストロークとシリンダ穴径との比率に関しては７２ｍｍないし１１６ｍｍ、特に８６ｍｍないし１０２ｍｍであるのが有利である。下死点におけるピストンストロークに対する間隔ａの比率は１．４ないし２．４、特に１．７ないし２．１であるのが合目的である。搬送通路１２，１５が燃焼室に開口しているので、まず搬送通路１２，１５内にある空気が、次に燃料・空気混合気がクランクケース４から燃焼室３内へ流入する。燃焼室３の排気口１０は開口しており、その結果燃焼室３内にある排ガスは流入する空気または燃料・空気混合気によって排気口１０へ押しやられる。
【００２２】
図９と図１０は、上昇運動にあるときのピストン５を示すもので、すなわち下死点を起点としてクランクケース４から燃焼室３の方向へ運動するときの状態を示したものである。クランク角αはほぼ２３０゜であり、間隔ａはほぼ６６．１ｍｍである。突起２０はまだクランク腕８の領域にある。搬送通路１２，１５の吸気窓１３と１６は、上方へ移動しているピストン５によって閉鎖される。空気通路窓１８からピストン５がさらに上昇運動すると、空気がピストン窓１９内へ流入し始める。排気口１０は開口しており、その結果排ガスがさらに燃焼室３から排出される。
【００２３】
対称に配置される突起２０は、クランクケース４の方向におけるピストン５の延長部である。延長部３３はピストン５の吸気口側３６に対し高さｆを有している。ピストン５の排気口側３５では、ピストン５の下縁３４は吸気口側３６に対しずれｅだけピストン上面２２の方向へずれている。ずれｅは、ピストン５の吸気口側３６でのピストン高さｇの１%ないし１５%、特に２%ないし１０%であるのが有利である。ピストン高さｇは３０ｍｍないし５０ｍｍ、特に３５ｍｍないし４５ｍｍであるのが有利である。クランクケース４へ向かうシリンダ長手軸線２３の方向におけるコンロッド２８の軸線２９とピストン窓１９の上縁３０との間隔ｈは、図１ないし図１０に図示したピストンの場合負である。高さｈはピストンボス３２の半径ｓよりも小さく、特にピストンボス３２の半径ｓの５０%以下であるのが有利である。しかし、ピストン窓１９の上縁３０をピストンボス３２の上方に配置すること、すなわち燃焼室３の方向においてピストンボス３２に対しずらして配置することも合目的である。特に、ピストンボス３２はピストン窓１９によって完全に取り囲まれている。ピストンボス３２は少なくとも１つの周回する密封細条部を有しているのが合目的である。この密封細条部は特に少なくとも１つの周回する密封溝を有している。
【００２４】
ピストン５を軽量化するため、図１０に図示したように、ピストン５はピストンスカート５２から内部へ向かう空洞部４０，４１を有している。ピストンストロークの経過中に、各空洞部４０，４１はただ１つの機能的開口部とだけ流動的に連通している。ここで機能的開口部とは、統一的な機能を有しているシリンダ内部のすべての開口部をまとめたものである。たとえば搬送通路１２，１５のすべての吸気窓１３，１６は協働して１つの機能的開口部を形成しており、両空気通路窓１８は協働して１つの機能的開口部を形成し、吸気口１１は１つの機能的開口部を、そして排気口１０は１つの機能的開口部を形成している。ピストンスカート５２に形成されている空洞部４０，４１の最大幅は、周方向における機能的開口部の幅または間隔によって決定される。図１０に図示したように、空気通路窓１８は周方向において幅ｕを有している。ピストン５の特定の位置で搬送通路１２，１５の吸気窓１３，１６と連通する空洞部４０の最大幅は、空気通路窓１８と排気口１０との間隔ｔから得られる。
【００２５】
１回のピストンストロークが経過しているときに、搬送通路１２，１５の吸気窓１３，１６および排気口１０のような隣接している機能的開口部の間で流動的な連通が生じないようにするため、１つの空洞部４０は周方向において、隣接している機能的開口部に対し間隔ｘを有している。すなわち空洞部４０は、排気口１０と隣接している空気通路窓１８とに対しそれぞれ間隔ｘを有している。さらに、密封を好適にするため、空洞部４０は周回する密封縁５４を有している。ピストン上縁２２の方向における空洞部４０の高さはピストンリング５３によって制限され、クランクケースの方向においてはピストン窓１９とピストン５の下縁３４とによって制限される。
【００２６】
他の空洞部４１は、吸気口１１の領域に設けられている。空洞部４１も周方向において、隣接する空気通路窓１８に対し、またはピストン窓１９に対し間隔ｘを有している。空洞部４１は周回する密封縁５５を有している。したがって、シリンダ長手軸線２３の方向における空洞部４１の延在は、ピストン上縁２２の方向においてピストンリング５３によって制限され、クランクケースの方向においてピストン下面によって制限される。
【００２７】
空気通路窓１８を排気口に近い搬送通路１５の下に配置するのが有利である。Ｌ字の短いほうの脚部２７を吸気口１１とは逆の側に配置すること、或いは、空気通路窓１８をT字状に構成することも有利である。空気通路窓１８を配置する場合、特に、ピストン５に提供されている制御面を好適に活用することに留意すべきである。
【００２８】
図１１は、ピストン５を連接棒６，クランク軸７、クランク腕８、クランク軸７の玉軸受け２１とともに下死点で示したものである。ピストン５はピストンピン３１を介して連接棒６と結合され、この場合ピストンピン３１は管状に構成されており、ピストン５のピストンボス３２で支持されている。ピストンボス３２は半径ｓを有している。ピストン５はシリンダ長手軸線２３に対称に配置された２つのピストン窓１９を有し、図１１にはこれらピストン窓のうち一方のピストン窓が図示されている。ピストン窓１９は後壁３８と底面３７とを有している。ピストン窓１９のピストン上縁２２側の縁であるピストン窓１９の上縁３０は、コンロッドアイ２８の軸線２９に対しピストン上縁２２の方向にずらして配置されている。コンロッドアイ２８の軸線２９は、クランクケースの方向に見て上縁３０から負の間隔ｈを有している。しかし間隔ｈは正でもよい。間隔ｈは、断面で図１２に図示したコンロッドアイ２８の半径ｒよりも小さいのが有利である。間隔ｈはピストンボス３２の半径ｓの５０％よりも小さいのが有利である。図１１の図示では、上縁３０はほぼ軸線２９の領域に配置されている。しかし、高さをさらに低くするために、上縁３０をピストンボス３２に対しピストン上縁２２の方向へずらして配置するのも有利である。この場合間隔ｈはピストンボスの半径ｓよりも大きくなるが、クランクケースの方向とは逆の方向であるために間隔ｈは負である。
【００２９】
ピストンボス３２のまわりには密封細条部５０が延在している。密封細条部５０はピストン窓１９の方向において幅ｐ（２ｍｍないし４ｍｍ）を有している。密封細条部５０は少なくとも１つの周回する密封溝を有しているのが有利である。ピストン窓１９には周回する密封細条部４９が形成されており、密封細条部４９はピストン５の周方向とピストン上面２２との方向においてピストンスカート５２によって形成されている。ピストン窓１９とクランクケース４との間において密封縁４９は幅ｏ（少なくとも１ｍｍ）を有している。幅ｏは２ｍｍないし４ｍｍであるのが合目的である。密封細条部４９は少なくとも１つの周回する密封溝５８を有しているのが有利である。ピストン窓１９での貫流を好適にするため、ピストン窓１９の全容積は２サイクルエンジン１の行程容積の４％ないし１４％である。
【００３０】
ピストン５は、ピストン窓１９の領域においてクランクケースの方向に延長して形成されている。延長部３３は、ピストン５の吸気口側３６に対し高さｆを有している。ピストンの高さｇは、ピストン５の吸気口が３６の下縁３４からピストン上縁のほうへシリンダ長手軸線２３に対し平行に延びている。延長部３３の高さｆはピストンの高さｇの１５％以下、特に１０％以下であるのが有利である。ピストン５が図１１に図示した下死点にあるときの、クランク軸７の玉軸受２１の領域における該玉軸受２１とピストン５の延長部３３との間隔ｌは０．５ｍｍないし３ｍｍ、特にほぼ１ｍｍであるのが有利である。下死点においてクランク腕８はピストン５の領域にある。
【００３１】
図１２は、排気口１０と吸気口１１の中心線２５に沿った２サイクルエンジン１の縦断面図である。ピストン５は下死点にあり、該下死点においてクランク腕８はピストン５の領域にある。連接棒６はピストンピン３１に設けたニードル軸受４４によりコンロッドアイ２８で支持されている。軽量化のためピストンピン３１は中空に構成されている。図１２には図示していないクランク軸には、エンジン１を冷却するためのファンホイール４３が配置されている。クランク軸は玉軸受２１によりクランクケース４内に支持されている。好適な密封のため、シリンダ内壁５１とピストン窓１９の密封細条部４９との半径方向の間隔、またはシリンダ内壁５１とピストンボス３２の密封細条部５０との半径方向の間隔は、ピストン５がどの位置にあっても０．１ｍｍ以下であり、特に５０μｍ以下である。
【００３２】
図１３は図１２の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩによる断面図である。クランク腕８はクランクケース４側で平坦に構成されている。クランクケース４の下半分は図１２と図１３には図示していない。平坦部は面取り部３９として構成されており、面取り角γはほぼ４５％である。しかし他の面取り角でも合目的である。ピストン窓１９の底面３７は傾斜角βでピストン窓１９の後壁３８のほうへ傾斜している。傾斜角βが面取り角γに対応しているのが合目的である。図１３に図示したピストン５の場合、傾斜角βは１３５゜である。面取り角γと傾斜角βとがともに１８０゜を生じさせるのが合目的である。ピストン窓１９の後壁３８はシリンダ縦軸線２３にほぼ平行に延びている。クランク腕８の面取り部３９とピストン窓１９の底面３７との間隔ｉは下死点においてほぼ１ｍｍであり、間隔ｉは０．５ｍｍないし５ｍｍであるのが合目的である。底面３７の厚さｋは１ｍｍないし５ｍｍ、特にほぼ２ｍｍであるのが有利である。連接棒６をピストン５で支持させているピストンピン３１はピストン５を完全には貫通していない。クランク軸７にはファンホイール４３が配置されている。ピストン５には、ピストンピン３１から見て燃焼室３の方向に繰り抜き部４５が設けられている。繰り抜き部４５はピストン上面の下方まで延びている。ピストン５を軽量化するため、繰り抜き部４５は最大限に形成されている。
【００３３】
図１４と図１５はピストン５の側面図である。ピストン窓１９の底面３７は傾斜角βだけ後壁３８に対し傾斜している。コンロッドアイ２８の軸線２９はピストン窓１９の上縁３０に対し、シリンダ長手軸線２３をクランクケース４の方向に見て間隔ｈを有している。間隔ｈはピストンボス３２の半径ｓよりも小さく、特に半径ｓの５０%以下である。ピストン窓１９の上縁３０はコンロッドアイ２８の軸線２９に対しクランクケース４の方向においてたかだか間隔ｈ（ピストンボス３２の半径に相当している）だけずれているのが有利である。ピストンスカート５２には空洞部４０が設けられている。空洞部４０は、ピストン５の排気口側３５においてピストン窓１９のすぐ上にあり、すなわちピストン上縁３２の方向にあり、ピストン上縁３２の上方においてピストンリング用の環状溝５６の下方まで延びている。
【００３４】
図１６ないし図１８はピストン５とシリンダ２の展開図で、異なるピストン位置で示したものである。図１６は図１に対応してピストン５を上死点で示したものである。クランクケース４への吸気口１１は完全に開口している。吸気口側３５のピストン５の下縁は、クランク軸に対し間隔ｍ（ほぼ５８ｍｍ）を有している。ピストンの延長部３３は、ピストン窓１９が空気通路窓１８と搬送通路１２，１５の吸気窓１３，１６とを完全に連通させるように構成されている。ピストンボス３２は壁４６によりピストン窓１９から仕切られている。ピストン上縁２２はクランク軸の軸線９に対し間隔ａ（ほぼ９８ｍｍ）を有し、間隔ａは、ピストンストロークが３４ｍｍでシリンダ穴径が４９ｍｍの場合、９０ｍｍと１０５ｍｍの間、特に９４ｍｍないし１００ｍｍである。シリンダ２は４つの繰り抜き部４７を有しており、これら繰り抜き部は、面取り角γと１ｍｍないし２ｍｍの間隔でクランク腕８を立体的にトリミングすることにより生じたものである。シリンダ上縁４８はピストン上縁２２に対し間隔ｎ（０．３ｍｍないし５ｍｍ、特にほぼ０．８ｍｍ）を有している。ピストン窓１９に示した破線５７は、Ｌ字状構成の場合の、ピストン窓１９のクランクケース４側のエッジの延在態様を示したものである。
【００３５】
図１７は、図５および図６のピストン位置に対応する位置でピストン５を図示したものである。吸気口１１はピストン５により閉鎖されている。対称に配置された空気通路窓１８は、両ピストン窓１９を介してそれぞれ搬送通路１２，１５の吸気窓１３，１６と連通している。この位置におけるピストン上縁２２とクランク軸の軸線９との間隔ａは、ピストンストロークとシリンダ穴径との比率に関連してほぼ１３０ｍｍであるのが有利であり、１１５ｍｍないし１３８ｍｍの値が合目的である。ピストンストロークが３４ｍｍで、シリンダ穴径が４９ｍｍの場合、間隔ａはほぼ９０ｍｍであるのが有利である。この場合、間隔ａは８０ｍｍないし９５ｍｍでも有利である。
【００３６】
図１７には空洞部４０，４１が図示されている。空洞部４０，４１はピストンスカート５２からピストン５の内部へ突出している。空洞部４０は、ピストンストロークの経過中に、たとえば図１７に図示したピストン位置において、両搬送通路１２，１５の両吸気窓１３，１６と連通する。周方向における空洞部４０の最大幅は、排気口１０と空気通路窓１８との間隔ｔから生じる。空気通路窓１８と排気口１０に対し空洞部４０はそれぞれ間隔ｘを周方向に有している。空洞部４０のまわりには周回する密封細条部５４が形成されており、密封細条部５４は密封溝５９を有している。密封細条部５４の幅ｚは少なくとも１ｍｍ、特に２ｍｍないし４ｍｍである。空洞部４０はピストンボス３２も有している。したがって、ピストンボス３２はクランクケースに対し密封されていなければならない。ピストンボス３２を空洞部４０内へ引き込むことにより、空洞部４０のより大きな容積が生じる。他の空洞部４１が特定のピストン位置で吸気口１１と流動的に連通する。周方向における空洞部４１の幅は、吸気口１１の領域における両空気通路窓１８の間隔ｖから生じる。空洞部４１も周回する密封縁５５を有し、空気通路窓１８に対しそれぞれ間隔ｘを有している。空洞部４０，４１の拡がりはピストン上縁２３の方向においてピストンリング５３によって制限されている。
【００３７】
図１８は、図７および図８に対応するピストン位置でピストン５を図示したものである。吸気窓１３と１６は燃焼室３に対し開口しており、ピストン５は下死点にある。ピストンストロークとシリンダ穴径との比率に関連したピストン上縁２２とクランク軸軸線９との間隔ａは７２ｍｍないし１１６ｍｍであり、特に８６ｍｍないし１０２ｍｍである。ピストンストロークが３４ｍｍで、シリンダ穴径が４９ｍｍの場合、間隔ａは５０ｍｍないし８０ｍｍであり、特に６０ｍｍないし７０ｍｍである。ピストン５の延長部３３とクランク軸７の玉軸受２１または他のクランクケース部分との間隔ｌはほぼ１ｍｍであるのが合目的である。空気通路窓１８はピストン上縁２２に対し間隔ｃを有し、この間隔ｃは０．５ｍｍないし５ｍｍ、特に１ｍｍないし３ｍｍであるのが合目的である。図１８においては空洞部４０，４１のないピストン５が図示されている。しかし漏れを防止するため、ピストンボス３２とそれぞれ周方向に隣接している空気通路窓１８との間には周方向において間隔ｘが形成されている。図１８と図１９にはピストンリング５２を図示していないが、図１７に図示した延在態様に対応して延在している。
【００３８】
図１９は、図９および図１０に対応する位置でピストン５を図示したものである。この位置で搬送通路の吸気窓１３と１６はピストン５により十分に閉鎖されている。空気通路１７、ピストン窓１９および搬送通路１２，１５における好適な流動状態を達成するため、搬送通路１３，１６と空気通路１８の面積は互いに整合している。搬送通路内において排ガスを流動してくる燃料・空気混合気から分離させるために十分な量の新気を得るため、行程容積がほぼ６４ｃｍ^３の場合、１つの空気通路窓１８の面積は１２０ｍｍ^２ないし１５０ｍｍ^２、特に１２５ｍｍ^２ないし１４０ｍｍ^２であり、１つの吸気窓１３の面積と１つの吸気窓１６の面積との和は１４０ｍｍ^２ないし１８０ｍｍ^２、特に１５０ｍｍ^２ないし１７０ｍｍ^２である。行程容積に関連して、１つの空気通路窓の面積に対し好ましい値は１．８７ｍｍ^２／ｃｍ^３ないし２．３５ｍｍ^２／ｃｍ^３、特に１．９５ｍｍ^２／ｃｍ^３ないし２．１９ｍｍ^２／ｃｍ^３であり、１つの吸気窓１３の面積と１つの吸気窓１６の面積との和に対しては２．１８ｍｍ^２／ｃｍ^３ないし２．８２ｍｍ^２／ｃｍ^３、特に２．３４ｍｍ^２／ｃｍ^３ないし２．６６ｍｍ^２／ｃｍ^３である。排気口から遠いほうの搬送通路１２の吸気窓１３の面積は排気口に近いほうの搬送通路１５の吸気窓１６の面積よりも大きいのが有利である。排気口に近いほうの搬送通路１５の吸気窓１６の面積は排気口から遠いほうの搬送通路１２の吸気窓１３の面積の５０%ないし９０%、特に６０％ないし８０％である。
【００３９】
ピストン窓１９と空気通路窓１８との連通を、ほぼ２６０゜ないし３１０゜のクランク角に対応するピストン位置で行なうのが好ましい。空気通路窓１８を吸気窓１３，１６のすぐ下に配置するのが有利であり、その結果空気通路窓１８と吸気窓１３，１６はほぼ同時にピストン窓１９に対して開口する。このため空気通路窓１８の延在はシリンダ長手軸線２３の方向において短いのが有利である。また、空気通路窓１８の一部または全体を周方向において吸気窓１３，１６の横に配置するのも有利である。
【００４０】
図２０と図２１はピストン５をピストン窓１９とともに示した図である。ピストン５は空洞部５８を有し、空洞部５８はピストンスカート５２からピストン５の内部の方向へ延びている。この場合空洞部５８はピストン内部への連通部を成していない。空洞部５８はピストン５の長手方向中心軸線６４の方向に３つの個別空洞部５９，６０，６１に分割されている。個別空洞部５９，６０，６１は長手方向中心軸線６４に対し垂直に延びているリブ６２，６３によって互いに仕切られている。リブ６２，６３は密封細条部の用を成し、空気通路窓１８から吸気窓１３への流動を、ピストンストローク中にこれら開口部が開いたときに阻止する。ピストン長手軸線６４の方向に測定した空洞部５９，６０，６１の高さｙは、シリンダ長手軸線の方向に測定した空気通路窓１８と吸気窓１３との間隔ｚ（図１８）よりも小さいのが合目的である。これにより、空洞部５９，６０，６１を介して空気通路窓１８と吸気窓１３との間で流動が生じるのが避けられる。個別空洞部５９，６０，６１は湾曲した後壁により円板状に形成され、たとえば円板フライスを用いてピストンスカート５２に形成させることができる。空洞部５８にリブが形成されているので、ピストン５の好適な案内が可能になる。空洞部５８は、空洞部４０と４１に対応して、１回のピストンストロークで機能的開口部とだけ連通する。密封細条部の配置、および他の機能的開口部に対する間隔に関しては、空洞部５８は空洞部４０，４１に対応している。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピストンが上死点にあるときの２サイクルエンジンの概略側面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩによる２サイクルエンジンのシリンダの断面図である。
【図３】ピストンが下降運動しているときの図１の２サイクルエンジンの概略側面図である。
【図４】ピストンが図３の位置にあるときのシリンダとピストンの概略展開図である。
【図５】ピストンが図３の位置からさらに下降運動したときの図１の２サイクルエンジンの概略側面図である。
【図６】ピストンが図５の位置にあるときのシリンダとピストンの概略展開図である。
【図７】ピストンが下死点にあるときの図１の２サイクルエンジンの概略側面図である。
【図８】ピストンが下死点にあるときのシリンダとピストンの概略展開図である。
【図９】ピストンが上昇運動しているときの図１の２サイクルエンジンの概略側面図である。
【図１０】ピストンが図９の位置にあるときのシリンダとピストンの概略展開図である。
【図１１】ピストンを連接棒、クランク軸、クランク軸軸受とともに示した側面図である。
【図１２】内設したピストンが下死点にあるときのシリンダの縦断面図である。
【図１３】図１２の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩによる断面図である。
【図１４】ピストンの斜視図である。
【図１５】ピストンの斜視図である。
【図１６】ピストンが上死点にあるときのシリンダとピストンの概略展開図である。
【図１７】ピストンが図５と図６の位置にあるときのシリンダとピストンの概略展開図である。
【図１８】ピストンが図７と図８の位置にあるときのシリンダとピストンの概略展開図である。
【図１９】ピストンが図９と図１０の位置にあるときのシリンダとピストンの概略展開図である。
【図２０】ピストンの側面図である。
【図２１】図２０のピストンの斜視図である。
【符号の説明】
１２サイクルエンジン
２シリンダ
３燃焼室
４クランクケース
５ピストン
６連接棒
７クランク軸
１０排気口
１１吸気口
１２，１５搬送通路
１３，１６吸気窓
１７空気通路
１８空気窓
１９ピストン窓
２３シリンダ長手軸線
２８コンロッドアイ
２９コンロッドアイの軸線
３２ピストンボス

Claims

シリンダ（２）内に形成された燃焼室（３）と、燃焼室（３）から排出される排ガスを排出させる排気口（１０）と、排気口（１０）に対向している吸気口（１１）とを備えた２サイクルエンジンであって、燃焼室（３）が上下動するピストン（５）によって画成され、ピストン（５）が、連接棒（６）を介して、クランクケース（４）内に回転可能に支持されているクランク軸（７）を駆動し、連接棒（６）がコンロッドアイ（２８）においてピストン（５）と結合され、吸気口（１１）が、少なくとも１つの搬送通路（１２，１５）を介してクランクケース（４）から燃焼室（３）内へ侵入する燃料・空気混合気をクランクケース（４）に供給し、搬送通路（１２，１５）が一端において吸気窓（１３，１６）によって燃焼室（３）に開口し、他端においてクランクケース（４）と結合されており、空気通路窓（１８）を備えた少なくとも１つの空気通路（１７）が、各ピストン位置においてピストン（５）によりクランクケース（４）と燃焼室とに分離されるシリンダ（２）の領域に配置され、ピストン窓（１９）がピストン位置の範囲で空気通路窓（１８）と搬送通路（１２，１５）の吸気窓（１３，１６）とを流動的に連通させ、ピストン（５）が該ピストン（５）を連接棒（６）と連結させるためのピストンボス（３２）を有している前記２サイクルエンジンにおいて、
シリンダ長手軸線（２３）の方向におけるピストン窓（１９）の上縁（３０）とコンロッドアイ（２８）の軸線（２９）との間隔（ｈ）がピストンボス（３２）の半径（ｓ）よりも小さいことを特徴とする２サイクルエンジン。
前記間隔（ｈ）がピストンボス（３２）の半径（ｓ）の５０%以下であることを特徴とする、請求項１に記載の２サイクルエンジン。
ピストンボス（３２）のまわりに密封細条部（５０）が延在し、密封細条部（５０）がピストン窓（１９）の方向において２ｍｍないし４ｍｍの幅（ｐ）を有し、密封細条部（５０）とシリンダ内壁（５１）との半径方向の間隔がピストン（５）の各位置において０．１ｍｍ以下であり、密封細条部（５０）が少なくとも１つの周回する密封溝を有していることを特徴とする、請求項２に記載の２サイクルエンジン。
ピストン（５）の下縁（３４）が排気口側（３５）において吸気口側（３６）に対しピストン上面（２２）の方向にずれ（ｅ）を有し、２つの空気通路窓（１８）と４つの搬送通路（１２，１６）とが設けられていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の２サイクルエンジン。
ピストン（５）がピストン窓（１９）の領域においてクランクケース（４）の方向へ延長され、シリンダ長手軸線（２３）の方向におけるピストン窓（１９）の延長部（３３）の高さ（ｆ）がピストン（５）の吸気口側（３６）でのピストンの高さ（ｇ）の１５%以下であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の２サイクルエンジン。
ピストン窓（１９）がＬ字状に形成され、Ｌ字の短いほうの脚部（２７）がシリンダ長手軸線（２３）の方向において下方へ突出していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の２サイクルエンジン。
クランク腕（８）がそのクランクケース（４）側に平坦部（１４）を有し、平坦部（１４）が面取り角（γ）の面取り部（３９）として形成され、ピストン窓（１９）の底面（３７）がピストン窓（１９）の後壁（３８）に対し９０゜以上の傾斜角（β）で傾斜していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の２サイクルエンジン。
傾斜角（β）が面取り角（γ）に対応しており、該傾斜角（β）は１２０゜ないし１５０゜であることを特徴とする、請求項７に記載の２サイクルエンジン。
ピストン（５）の上死点で、ピストンストロークとシリンダ穴径との比率に関連したピストン上縁（２２）とクランク軸軸線（９）との間隔（ａ）が１３０ｍｍないし１５３ｍｍであること、ピストン（５）の下死点で、ピストンストロークとシリンダ穴径との比率に関連したピストン上縁（２２）とクランク軸軸線（９）との間隔（ａ）が７２ｍｍないし１１６ｍｍであること、ピストン（５）の下死点で、空気通路窓（１８）とピストン上縁（２２）との間隔（ｃ）が０．５ｍｍないし５．０ｍｍであること、ピストン（５）の下死点で、ピストン（５）の下縁（３４）とクランク軸（７）の軸受（２１）との間隔（ｌ）が０．５ｍｍないし３．０ｍｍであることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の２サイクルエンジン。
空気通路窓（１８）が１つの搬送通路（１２，１５）の少なくとも１つの吸気窓（１３，１６）に対しクランクケース（４）の方向へずれており、吸気窓（１３，１６）に対し正の間隔（ｂ）を有していることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の２サイクルエンジン。
ピストン（５）がピストンスカート（５２）から内部へ至る空洞部（４０，４１，５８）を有し、空洞部（４０，４１，５８）がピストンストロークの経過中にシリンダ内部への機能的開口部とだけ流動的に連通し、空洞部（４０，４１，５８）はクランクケース（４）に対しては流動的に連通せず、且つ空洞部（４０，４１）は１回のピストンストローク経過中に連通しないすべての機能的開口部に対し周方向に間隔（ｘ）を有し、空洞部（４０，４１）が少なくとも１つの周回する密封細条部（５４，５５）を有し、密封細条部（５４，５５）の幅（ｚ）が少なくとも１ｍｍであり、密封細条部（５４，５５）が少なくとも１つの周回する密封溝（５９）を有していることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一つに記載の２サイクルエンジン。
空洞部（４０，４１，５８）がピストンストロークの経過中に１つの搬送通路（１２）の少なくとも１つの吸気窓と流動的に連通することを特徴とする、請求項１１に記載の２サイクルエンジン。
空洞部（５８）が複数個の個別空洞部（５９，６０，６１）から構成され、個別空洞部（５９，６０，６１）がリブ（６２，６３）によって互いに分離されていることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の２サイクルエンジン。
ピストン窓（１９）が、２サイクルエンジン（１）の行程容積の４%ないし１４%に相当する全容積を有していることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一つに記載の２サイクルエンジン。
ピストン窓（１９）に少なくとも１つの周回する密封細条部（４９）が形成され、ピストン窓（１９）とクランクケース（４）との間における密封細条部（４９）の幅（ｏ）が少なくとも１ｍｍであり、少なくとも１つの密封細条部（４９）が少なくとも１つの周回する密封溝（５８）を有していることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一つに記載の２サイクルエンジン。