JP4301631B2 - 層状掃気２サイクルエンジン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランクケース圧縮式層状掃気２サイクルエンジン、特に空気先導式層状掃気式エンジンにおける掃気通路構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クランク室圧縮式２サイクルエンジンは、ピストンが上死点へ移動するときにクランクケース内に形成されるクランク室が負圧になることを利用して、該クランク室内に混合気を吸い込み、該ピストンが下死点方向に移動するときにピストンの裏側で圧縮されたクランク室内の混合気が掃気ポートの開口時にクランク室からシリンダ内に導入され、該混合気が燃焼ガスを排気ポートへ押し出しながらシリンダ内に充填されるようになっている。
この掃気工程では、掃気ポートと排気ポートの開いている区間が広範囲でオーバーラップしているため、燃焼ガスとともに約３０％もの混合気が吹き抜けてしまい、このことが過大なＴＨＣ（全炭化水素）排出の主原因となり、燃料の浪費とともに排ガス公害を招いている。
【０００３】
かかる混合気の吹き抜けを減少させるために、上記クランク室圧縮式２サイクルエンジンにおいては空気先導式層状掃気方式が提供されている。かかる掃気方式においては、ピストンが上死点に向かう吸気工程時にクランク室内に混合気が充填され、これと同時に空気が掃気ポートに連なる通路を通してクランク室内に吸い込まれて、該掃気ポートに連なる通路内に充填される。次いで、ピストンが上死点から下降する燃焼、排気工程中の掃気ポート開口時に、前記掃気ポートに連なる通路中の空気が掃気ポートからシリンダ内に混合気に先立って導入されて、燃焼排ガスを掃気し、その後に、混合気が掃気ポートからシリンダ内に導入される。かかる空気先導式掃気方式では、混合気の吹き抜けが、従来のエンジンの３分の１程度まで大幅に低減される。
【０００４】
上記のような空気先導式層状掃気２サイクルエンジンについて、燃料制御弁（気化器）と空気制御弁とが一体になった構造のものが、特開平１０−２５２５６５号において開示されている。かかる発明において、先導掃気を行なうための空気が通流する空気通路は、空気制御弁から導入された先導空気をシリンダ及びクランク室に供給する通路を空気制御弁の下流で掃気口と同数（２〜３個）に分岐して、ゴム等のチューブでシリンダの掃気口通路に連結し、それぞれの掃気口通路に備えられたリードバルブを通って、シリンダ及びクランクケースに設けられた通路に通じるように構成されている。
【０００５】
かかる従来技術において、前記空気制御弁から導入された空気は、ピストンのシリンダ圧縮工程で一旦クランク室内に吸い込まれ、ピストンの下降工程の掃気時において、シリンダの掃気ポートからシリンダ内に掃気用の空気を先導する。
かかる従来技術においては、混合気の排気ポートへの吹き抜けを少なくするように、掃気過程の初期に掃気ポートから空気を早めにシリンダ内に供給して掃気し、この掃気用空気よりも若干遅らせてクランク室内の混合気を掃気ポートからシリンダ内に送入するようにした空気の供給手段が講じられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
クランク室圧縮式エンジンにおいて、掃気構造として前記空気先導式掃気方式を採用すれば、燃焼ガスとともに吹き抜ける混合気の量を減らし、過大なＴＨＣ（全炭化水素）の排出をなくし、燃料の浪費を抑制することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、特開平１０−２５２５６５号にて提案された空気先導式層状掃気方式２サイクルエンジンにおいては、先導空気通路の構造は、掃気口と同数のゴム等のチューブとリードバルブが設けられている。このため、部品点数が多く、かつ組立工数が増大してコスト高となり、また、かかる空気通路配管がシリンダの外部に設けられるため、エンジンの軸方向寸法が大きくなる。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、空気先導式層状掃気方式の２サイクルエンジンにおいて、掃気通路の構造を簡単化して、部品点数を低減するとともに、組立工数を低減することにより、製造コストを低減し、さらに、エンジンを軽量小型化することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、シリンダに排気ポート及び掃気通路を介してクランクケース内のクランク室に連通される掃気ポートを設け、 該クランク室には気化器からの混合気を供給するための混合気通路が開口されるとともに、該開口部には気化器側からのクランク室へ向かう流体のみ通過可能な第１の逆止弁を設け、エアクリーナからの空気が通流する空気通路を前記掃気通路の途中に接続して該掃気通路に空気を供給可能にした空気先導式層状掃気２サイクルエンジンにおいて、前記掃気ポートは、前記排気ポートに対してシリンダの周方向において、ほぼ直角位置に対向するように左右に設けられ、前記掃気通路は、該対をなす掃気ポートの夫々とクランク室とを接続するようにシリンダ及びクランクケースに形成され、前記クランクケースを前記シリンダの中心を含むクランク軸心に直角な面で２つ割りにして双方を突き合わせて構成し、該２つ割りの合せ面に含まれるように空気導入路を形成し、該空気導入路からシリンダの円周方向に沿って両方向に延び前記シリンダとクランクケース上面との合せ面に沿い、かつ合せ面により覆蓋されるように形成された溝形状の第１の空気通路を設け、該第１の空気通路を通って前記掃気通路の途中に空気が供給されるように構成して、該掃気通路との接続部に空気供給側からの気体のみを通過可能な第２の逆止弁を備えたことを特徴とする層状掃気２サイクルエンジンを提案する。
【００１０】
請求項２〜３記載の発明は、前記空気通路及び掃気通路の具体的構成に係るものである。
請求項２記載の発明は、前記第２の空気通路の具体的構成に係り、請求項１において、前記第１の空気通路の終端部に第２の空気通路が設けられ、該第２の空気通路は、前記第１の空気通路側の部位が前記シリンダとクランクケースとの合せ面に覆蓋された溝状に形成されるとともに、該覆蓋部からシリンダ内を経て、シリンダの側面と該側面に取付けられた空気通路ケースの内側とにより区画形成された空間に開口され、該空間に前記掃気通路との接続部が設けられてなる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記掃気通路の具体的構成に係り、請求項２において、前記掃気通路は、前記左右の掃気ポートに接続されるとともに、前記第２の逆止弁を介して前記第２の空気通路に接続される対をなす第１の掃気通路と、該第１の掃気通路の夫々から前記第２の空気通路とシリンダ中心に関してほぼ対称の位置に円周方向に沿って延び、前記シリンダとクランクケースとの合せ面に覆蓋される溝状の対をなす第２の掃気通路と、前記クランクケースの２つ割りの合せ面に沿って該合せ面にシールされて形成され、前記第２の掃気通路とクランク室とを連通する第３の掃気通路とにより構成される。
【００１２】
【００１３】
かかる発明によれば、クランクケースをシリンダ中心を含むとクランク軸心に直角な面で２つ割りにして、該２つ割りの合せ面に沿うように、かつ該合せ面で覆蓋して空気導入通路を設け、該空気導入通路に接続される第１の空気通路をシリンダとクランクケースとの合せ面にて覆蓋して溝状に設け、該第１の空気通路と掃気通路の途中とを結ぶ第２の空気通路をクランクケース及び／又はシリンダの内部に形成し、各通路の外部との遮断はすべて合せ面にて覆蓋することによってなしているので、配管及び継手類は一切不要となり、格別なシール手段も不要となる。
これにより、従来のものに比べて、部品点数が大幅に減るとともに、継手部や専用のシール部が殆ど無いので、組立が極めて簡単となり、組立工数が低減される。
【００１４】
また、クランクケースを２つ割りにして形成した合せ面及びシリンダとクランクケースの合せ面を利用して溝状に空気通路及び掃気通路を形成したので、掃気工程別に先導空気及び混合気が充填される空気通路及び掃気通路の容積を大きく採ることができ、大容積の通路から空気が先導して掃気ポートからシリンダ内に吹き込まれて掃気作用をなし、次いで混合気が導入されることとなり、従来技術に比べて混合気の排気ポートへの吹き抜けが大幅に低減される。
【００１５】
さらに請求項４記載の発明は、請求項１において、空気制御弁を有する前記空気通路と前記気化器とを一体とするとともに、前記空気通路と気化器の混合気通路とを平行に設け、一体にされた前記空気通路と気化器の混合気通路と、クランクケースの空気供給口及び前記混合気通路の入口との間に、空気通路と混合気通路とを平行に配置したインシュレータ供給管を設けてなる。
【００１６】
かかる発明によれば、空気通路及び混合気通路をインシュレータ内に平行に設けたことにより、格別な継手類を必要とせず、コンパクトな構造となるとともに、シール性も向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１８】
図１は本発明の実施形態に係る空気先導式層状掃気２サイクルエンジンのシリンダ中心軸を含むクランク軸心に直角な断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は該エンジンの掃気通路及びその近傍を示す斜視図である。
【００１９】
図１〜図３において、２はシリンダ、４はピストン、６はクランク軸、５はクランクケースである。該クランクケース５はシリンダ中心軸５０を含むクランク回転面（クランク軸心６０に直角な面）で２つ割りし、これを突き合わせて組み合わせた構造となっている（気体導入側から見て右側を５ａ、左側を５ｂとする）。５ｄは両クランクケース５ａ，５ｂの合せ面である。また、５ｃはクランクケース５に囲まれて形成された空間であるクランク室である。３はピストン４とクランク軸６とを連結するコネクティングロッド、７はシリンダヘッド、２５はシリンダ２内に形成された燃焼室、８は点火プラグ、１１はエアクリーナ、１２は気化器である。
【００２０】
１５は前記気化器１２からクランク室５ｃに接続される混合気通路である。該混合気通路１５の上流側には気化器１２に組込まれた混合気流量制御用の絞り弁１４が設けられている。
【００２１】
３０はエンジン本体側と吸気系とを熱的に遮断するためのインシュレータであり、該インシュレータ３０はクランクケース５の側面に固定される。１１０は前記エアクリーナ１１とインシュレータ３０とを接続する気化器１２と一体の空気通路管で、該空気通路管１１０には空気通路面積を変化させる空気制御弁２０が設けられており、該空気制御弁２０は気化器１２の絞り弁１４と連動するようになっている。
【００２２】
前記インシュレータ３０内部の上側には空気通路１０、下側には前記混合気通路１５が形成され、該混合気通路１５のクランク室５ｃ側には、クランク室５ｃ方向への混合気の流れのみ通過を許容するリード弁式の逆止弁１６が取付けられている。
【００２３】
前記空気通路１０はクランクケース５に設けられた空気取り入れ通路である空気通路１０ａに連結されている。該空気通路１０ａは、クランクケース５のシリンダ２との合せ面２ａにシリンダ２の円周に沿って対称に溝形状に設けられた空気通路１０ｂ（第１の空気通路）とつながり、該空気通路１０ｂはシリンダの合せ面２ａにより気密に蓋されている。
【００２４】
シリンダ２のクランクケース５との合せ面２ａには、クランクケース５の空気通路１０ｂの端末部に合わせてシリンダ２の空気通路１０ｃ（第２の空気通路）が開口している。該空気通路１０ｃはシリンダ２の側面にも開口している。
１８はシリンダ２の側面に固着された空気通路ケースで、該ケース１８の内側には空気通路１０ｄが形成されている。そして該空気通路１０ｄには前記第２の空気通路１０ｃが連通されている。
【００２５】
１３ａはシリンダ２内に開設された排気ポート、１３は該排気ポート１３ａに接続される排気通路である。
また９ａは前記排気ポート１３ａに対向する位置に開設された掃気ポート、９は該掃気ポート９ａとクランク室５ｃとを接続する掃気通路である。
【００２６】
１０９ａはシリンダ２の排気ポート１３ａとほぼ直角方向の部位に２個対向するように設けられた排気ポートで、前記対をなす掃気ポート１０９ａの夫々は、シリンダ２に斜め方向に設けられた掃気通路１０９ｅ（第２の掃気通路）、該掃気通路１０９ｅと前記空気通路１０ｄの合流場所である掃気通路１０９ｆ（第１の掃気通路）、クランクケース５のシリンダ２との合せ面２ａに設けた空気通路１０９ｃ（第３の掃気通路）、クランクケースの合せ面５ｄに平行対称にクランクケース５の壁の外側に弧状に形成された大容積の掃気通路１０９ｄ（第４の掃気通路）、及びクランク室５ｃの下側に開口する掃気連通孔１０９ｂを介してクランク室５ｃと連通されている。
【００２７】
前記掃気通路１０９ｆはシリンダ２の両側面にも開口し、その開口部は空気通路１０ｃの開口部と同じ高さ位置となっている。１対の空気通路ケース１８は、シリンダの対称な両側面の空気通路１０ｃの開口部と、掃気通路１０９ｆの開口部とを覆って気密に取付けられている。また、前記空気通路ケース１８内の空気通路１０ｄは、前記空気通路１０ｃと、掃気通路１０９ｆとを連設している。また、前記空気通路ケース１８の掃気通路１０９ｆ側には空気供給側からの空気の流れのみ通過を許容する逆止弁１７が取付けられている。
かかる掃気通路及び空気通路を備えた２サイクルエンジンにおいては、先導空気用の通路と掃気通路とをクランクケース５及びシリンダ２の合せ面２ａあるいは５ｄを利用して形成しているので、従来のものよりも部品点数が減るとともに、組立が容易となり、組立工数を減少することができる。
【００２８】
かかる構成からなる空気先導式層状掃気エンジンの運転時において、燃焼室２５内の爆発圧力によりピストン４が下降し、排気ポート１３ａが開くと、該燃焼室２５内の燃焼ガス（排気ガス）は排気ポート１３ａを通って排気通路１３へ排出され、マフラ（図示省略）を通って外気へ放出される。
ピストン４がさらに下降すると、左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａが開口し、掃気通路１０９ｄ、対をなす左右の掃気通路１０９ｃ，１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｅ及び１０９ｅに溜められていた空気が、図２及び図３の１点鎖線で示す矢印のように、該掃気ポート１０９ａ，１０９ａから燃焼室２５内に流入して燃焼ガスを排気ポート１３ａ側へ押し出す。
【００２９】
次いで、クランク室５ａ内の混合気が掃気通路開口部１０９ｂ、掃気通路１０９ｄ、対をなす左右の掃気通路１０９ｃ及び１０９ｃ、１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｅ及び１０９ｅを経て、掃気ポート１０９ａ，１０９ａから燃焼室２５内に流入する。このとき、混合気は排気ポート１３と対向する側の掃気通路９を通って掃気ポート９ａからも燃焼室２５内に流入する。
【００３０】
ピストン４が下降して、下死点にある状態では、排気ポート１３ａ、左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａは開口していて、燃焼室２５内への空気及び混合気の供給は終了、あるいは終了しようとしている。ピストン４が下死点から上昇すると、ピストン４によって左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａが閉じてクランク室５ｃ内が密閉空間となり、膨張即ち圧力の低下が始まる。
【００３１】
ピストン４がさらに上昇すると、排気ポート１３ａが閉じられ、燃焼室２５内の混合ガスの圧縮が始まる一方、クランク室５ｃ内の圧力はさらに低下する。ピストン４の上昇により、クランク室５ｃ内が負圧になると逆止弁１６が開き、気化器１２で生成され、絞り弁１４で流量制御された混合気通路１５からクランク室５ｃ内に供給される。
【００３２】
前記のクランク室５ｃ内の圧力の低下は、掃気通路開口部１０９ｂ、掃気通路１０９ｄ、左右の掃気通路１０９ｃを経て掃気通路１０９ｆ，１０９ｆにも伝わるので、逆止弁１７，１７が開弁し、後述する作用によって供給された空気が、図２及び図３の実線矢印のように、空気通路１０から空気通路１０ａ、左右の対をなす空気通路１０ｂ及び１０ｂ、１０ｃ及び１０ｃ、１０ｄ及び１０ｄから逆止弁１７を経て、さらに、左右の掃気通路１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｃ及び１０９ｃ、１０９ｄを通り、掃気通路開口部１０９ｂよりクランク室５ｃ内に流入する。
【００３３】
ここで、左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａからクランク室５ｃに至る掃気通路１０９ｅ及び１０９ｅ、１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｃ及び１０９ｃ、１０９ｄは図１及び図３に示すように、長さが長く、容積の大きな掃気通路を構成しているため、該掃気通路に供給された空気は、先ずこのような長い掃気通路に充満した後で、クランク室５ｃに流入することになる。
【００３４】
ピストン４が圧縮上死点近傍になると、点火プラグ８によって燃焼室２５内に火花放電され、圧縮された混合気に着火、燃焼が行なわれる。この燃焼により、発生する圧力でピストン４が押し下げられ、クランク軸６に回転トルクが生じる。
【００３５】
ピストン４が下降して排気ポート１３ａが開口すると、燃焼室２５内の燃焼ガスは排気ポート１３ａから排気通路１３に流れ、次いでマフラ（図示省略）を経て外部に排出される。
一方、ピストン４の下降により、クランク室５ｃ内の気体はピストン４の裏側で圧縮され、ピストン４がさらに下降して左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａが開口すると、前記のようにしてクランク室５ｃ内に供給されていた混合気が掃気通路開口部１０９ｂ、掃気通路１０９ｄ、左右の掃気通路１０９ｃ及び１０９ｃ、１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｅ及び１０９ｅを経て、左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａから燃焼室２５内に吹き込まれ、該燃焼室２５内の燃焼ガス（排気ガス）を排気ポート１３ａから押し出す掃気作用がなされる。
【００３６】
かかる掃気作用時において、掃気通路１０９ｄ、１０９ｃ及び１０９ｃ、１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｅ及び１０９ｅの内部には、当初は空気が充満しているため、掃気作用の始まりから一定期間内においては、左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａから燃焼室２５内へは空気によって掃気作用がなされ、その後にクランク室５ｃ内の混合気が、掃気通路１０９ｄ、１０９ｃ及び１０９ｃ、１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｅ及び１０９ｅを経て、掃気ポート１０９ａ，１０９ａから燃焼室２５内に吹き込まれる。
以上のような工程が繰り返し行なわれてエンジンが運転され、動力を発生する。
【００３７】
上記のように、ピストン４が上死点に向かう吸気工程時に、空気をクランクケース５の空気通路、シリンダ２とクランクケース５の大容量の掃気通路１０９ｄを通して、クランク室５ｃに導入し、同時にシリンダ２の混合気通路から混合気をクランク室５ｃへ導入し、排気工程後の掃気工程ではクランクケース５及びシリンダ２の掃気通路の空気が先導して掃気を行ない、次いでクランク室５ｃ内の混合ガスがシリンダの燃焼室に導入されるようにすることにより、燃焼ガスと共に排出される混合気の量を減らし、過大なＴＨＣ（全炭化水素）排出をなくし、燃料の浪費を抑制することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上記載のごとく、本発明によれば、掃気通路及びこれに接続される先導空気用の空気通路を、シリンダ及びクランクケース内部の他、クランクケースを２つ割りにした合せ面、及びシリンダとクランクケースとの合せ面に沿って溝状に形成して、該合せ面を利用し覆蓋しているので、配管及び継手類が不要となり、格別なシール手段も不要となる。これにより、従来技術に比べて部品点数が大幅に低減されるとともに、組立が容易となって組立工数が低減され、コストダウンが実現でき、さらにはエンジンを軽量、小型化できる。
【００３９】
さらに、前記のように、合せ面を利用して溝状空気通路及び掃気通路を形成するので、先導空気及び混合気が通流する通路の容積を大きく採ることが可能となり、多量の先導空気をシリンダ内に供給した後に混合気を供給できる。これによって混合気の吹き抜けを抑制でき、過大なＴＨＣ（全炭化水素）の排出が回避されるとともに、燃料の浪費を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る空気先導式層状掃気２サイクルエンジンのシリンダ中心を含むクランク軸心に直角な断面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 上記実施形態における掃気通路及びその近傍の配置を示す斜視図である。
【符号の説明】
２ シリンダ
２ａ 合せ面
２ｃ 合せ面
４ ピストン
５ａ，５ｂ クランクケース
５ｄ 合せ面
６ クランク軸
７ シリンダヘッド
８ 点火プラグ
９ 掃気通路
９ａ 掃気ポート
１０ 空気通路
１０ａ，１０ｄ 空気通路
１０ｂ 第１の空気通路
１０ｃ 第２の空気通路
１１ エアクリーナ
１２ 気化器
１３ 排気通路
１３ａ 排気ポート
１４ 絞り弁
１６，１７ 逆止弁
１８ 空気通路ケース
２０ 空気制御弁
２５ 燃焼室
３０ インシュレータ
１０９ａ 掃気ポート
１０９ｂ 掃気通路開口部
１０９ｃ 第３の掃気通路
１０９ｄ 掃気通路
１０９ｅ 第２の掃気通路
１０９ｆ 第１の掃気通路
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランクケース圧縮式層状掃気２サイクルエンジン、特に空気先導式層状掃気式エンジンにおける掃気通路構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クランク室圧縮式２サイクルエンジンは、ピストンが上死点へ移動するときにクランクケース内に形成されるクランク室が負圧になることを利用して、該クランク室内に混合気を吸い込み、該ピストンが下死点方向に移動するときにピストンの裏側で圧縮されたクランク室内の混合気が掃気ポートの開口時にクランク室からシリンダ内に導入され、該混合気が燃焼ガスを排気ポートへ押し出しながらシリンダ内に充填されるようになっている。
この掃気工程では、掃気ポートと排気ポートの開いている区間が広範囲でオーバーラップしているため、燃焼ガスとともに約３０％もの混合気が吹き抜けてしまい、このことが過大なＴＨＣ（全炭化水素）排出の主原因となり、燃料の浪費とともに排ガス公害を招いている。
【０００３】
かかる混合気の吹き抜けを減少させるために、上記クランク室圧縮式２サイクルエンジンにおいては空気先導式層状掃気方式が提供されている。かかる掃気方式においては、ピストンが上死点に向かう吸気工程時にクランク室内に混合気が充填され、これと同時に空気が掃気ポートに連なる通路を通してクランク室内に吸い込まれて、該掃気ポートに連なる通路内に充填される。次いで、ピストンが上死点から下降する燃焼、排気工程中の掃気ポート開口時に、前記掃気ポートに連なる通路中の空気が掃気ポートからシリンダ内に混合気に先立って導入されて、燃焼排ガスを掃気し、その後に、混合気が掃気ポートからシリンダ内に導入される。かかる空気先導式掃気方式では、混合気の吹き抜けが、従来のエンジンの３分の１程度まで大幅に低減される。
【０００４】
上記のような空気先導式層状掃気２サイクルエンジンについて、燃料制御弁（気化器）と空気制御弁とが一体になった構造のものが、特開平１０−２５２５６５号において開示されている。かかる発明において、先導掃気を行なうための空気が通流する空気通路は、空気制御弁から導入された先導空気をシリンダ及びクランク室に供給する通路を空気制御弁の下流で掃気口と同数（２〜３個）に分岐して、ゴム等のチューブでシリンダの掃気口通路に連結し、それぞれの掃気口通路に備えられたリードバルブを通って、シリンダ及びクランクケースに設けられた通路に通じるように構成されている。
【０００５】
かかる従来技術において、前記空気制御弁から導入された空気は、ピストンのシリンダ圧縮工程で一旦クランク室内に吸い込まれ、ピストンの下降工程の掃気時において、シリンダの掃気ポートからシリンダ内に掃気用の空気を先導する。
かかる従来技術においては、混合気の排気ポートへの吹き抜けを少なくするように、掃気過程の初期に掃気ポートから空気を早めにシリンダ内に供給して掃気し、この掃気用空気よりも若干遅らせてクランク室内の混合気を掃気ポートからシリンダ内に送入するようにした空気の供給手段が講じられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
クランク室圧縮式エンジンにおいて、掃気構造として前記空気先導式掃気方式を採用すれば、燃焼ガスとともに吹き抜ける混合気の量を減らし、過大なＴＨＣ（全炭化水素）の排出をなくし、燃料の浪費を抑制することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、特開平１０−２５２５６５号にて提案された空気先導式層状掃気方式２サイクルエンジンにおいては、先導空気通路の構造は、掃気口と同数のゴム等のチューブとリードバルブが設けられている。このため、部品点数が多く、かつ組立工数が増大してコスト高となり、また、かかる空気通路配管がシリンダの外部に設けられるため、エンジンの軸方向寸法が大きくなる。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、空気先導式層状掃気方式の２サイクルエンジンにおいて、掃気通路の構造を簡単化して、部品点数を低減するとともに、組立工数を低減することにより、製造コストを低減し、さらに、エンジンを軽量小型化することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、シリンダに排気ポート及び掃気通路を介してクランクケース内のクランク室に連通される掃気ポートを設け、 該クランク室には気化器からの混合気を供給するための混合気通路が開口されるとともに、該開口部には気化器側からのクランク室へ向かう流体のみ通過可能な第１の逆止弁を設け、エアクリーナからの空気が通流する空気通路を前記掃気通路の途中に接続して該掃気通路に空気を供給可能にした空気先導式層状掃気２サイクルエンジンにおいて、前記掃気ポートは、前記排気ポートに対してシリンダの周方向において、ほぼ直角位置に対向するように左右に設けられ、前記掃気通路は、該対をなす掃気ポートの夫々とクランク室とを接続するようにシリンダ及びクランクケースに形成され、前記クランクケースを前記シリンダの中心を含むクランク軸心に直角な面で２つ割りにして双方を突き合わせて構成し、該２つ割りの合せ面に含まれるように空気導入路を形成し、該空気導入路からシリンダの円周方向に沿って両方向に延び前記シリンダとクランクケース上面との合せ面に沿い、かつ合せ面により覆蓋されるように形成された溝形状の第１の空気通路を設け、該第１の空気通路を通って前記掃気通路の途中に空気が供給されるように構成して、該掃気通路との接続部に空気供給側からの気体のみを通過可能な第２の逆止弁を備えたことを特徴とする層状掃気２サイクルエンジンを提案する。
【００１０】
請求項２〜３記載の発明は、前記空気通路及び掃気通路の具体的構成に係るものである。
請求項２記載の発明は、前記第２の空気通路の具体的構成に係り、請求項１において、前記第１の空気通路の終端部に第２の空気通路が設けられ、該第２の空気通路は、前記第１の空気通路側の部位が前記シリンダとクランクケースとの合せ面に覆蓋された溝状に形成されるとともに、該覆蓋部からシリンダ内を経て、シリンダの側面と該側面に取付けられた空気通路ケースの内側とにより区画形成された空間に開口され、該空間に前記掃気通路との接続部が設けられてなる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記掃気通路の具体的構成に係り、請求項２において、前記掃気通路は、前記左右の掃気ポートに接続されるとともに、前記第２の逆止弁を介して前記第２の空気通路に接続される対をなす第１の掃気通路と、該第１の掃気通路の夫々から前記第２の空気通路とシリンダ中心に関してほぼ対称の位置に円周方向に沿って延び、前記シリンダとクランクケースとの合せ面に覆蓋される溝状の対をなす第２の掃気通路と、前記クランクケースの２つ割りの合せ面に沿って該合せ面にシールされて形成され、前記第２の掃気通路とクランク室とを連通する第３の掃気通路とにより構成される。
【００１２】
【００１３】
かかる発明によれば、クランクケースをシリンダ中心を含むとクランク軸心に直角な面で２つ割りにして、該２つ割りの合せ面に沿うように、かつ該合せ面で覆蓋して空気導入通路を設け、該空気導入通路に接続される第１の空気通路をシリンダとクランクケースとの合せ面にて覆蓋して溝状に設け、該第１の空気通路と掃気通路の途中とを結ぶ第２の空気通路をクランクケース及び／又はシリンダの内部に形成し、各通路の外部との遮断はすべて合せ面にて覆蓋することによってなしているので、配管及び継手類は一切不要となり、格別なシール手段も不要となる。
これにより、従来のものに比べて、部品点数が大幅に減るとともに、継手部や専用のシール部が殆ど無いので、組立が極めて簡単となり、組立工数が低減される。
【００１４】
また、クランクケースを２つ割りにして形成した合せ面及びシリンダとクランクケースの合せ面を利用して溝状に空気通路及び掃気通路を形成したので、掃気工程別に先導空気及び混合気が充填される空気通路及び掃気通路の容積を大きく採ることができ、大容積の通路から空気が先導して掃気ポートからシリンダ内に吹き込まれて掃気作用をなし、次いで混合気が導入されることとなり、従来技術に比べて混合気の排気ポートへの吹き抜けが大幅に低減される。
【００１５】
さらに請求項４記載の発明は、請求項１において、空気制御弁を有する前記空気通路と前記気化器とを一体とするとともに、前記空気通路と気化器の混合気通路とを平行に設け、一体にされた前記空気通路と気化器の混合気通路と、クランクケースの空気供給口及び前記混合気通路の入口との間に、空気通路と混合気通路とを平行に配置したインシュレータ供給管を設けてなる。
【００１６】
かかる発明によれば、空気通路及び混合気通路をインシュレータ内に平行に設けたことにより、格別な継手類を必要とせず、コンパクトな構造となるとともに、シール性も向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１８】
図１は本発明の実施形態に係る空気先導式層状掃気２サイクルエンジンのシリンダ中心軸を含むクランク軸心に直角な断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は該エンジンの掃気通路及びその近傍を示す斜視図である。
【００１９】
図１〜図３において、２はシリンダ、４はピストン、６はクランク軸、５はクランクケースである。該クランクケース５はシリンダ中心軸５０を含むクランク回転面（クランク軸心６０に直角な面）で２つ割りし、これを突き合わせて組み合わせた構造となっている（気体導入側から見て右側を５ａ、左側を５ｂとする）。５ｄは両クランクケース５ａ，５ｂの合せ面である。また、５ｃはクランクケース５に囲まれて形成された空間であるクランク室である。３はピストン４とクランク軸６とを連結するコネクティングロッド、７はシリンダヘッド、２５はシリンダ２内に形成された燃焼室、８は点火プラグ、１１はエアクリーナ、１２は気化器である。
【００２０】
１５は前記気化器１２からクランク室５ｃに接続される混合気通路である。該混合気通路１５の上流側には気化器１２に組込まれた混合気流量制御用の絞り弁１４が設けられている。
【００２１】
３０はエンジン本体側と吸気系とを熱的に遮断するためのインシュレータであり、該インシュレータ３０はクランクケース５の側面に固定される。１１０は前記エアクリーナ１１とインシュレータ３０とを接続する気化器１２と一体の空気通路管で、該空気通路管１１０には空気通路面積を変化させる空気制御弁２０が設けられており、該空気制御弁２０は気化器１２の絞り弁１４と連動するようになっている。
【００２２】
前記インシュレータ３０内部の上側には空気通路１０、下側には前記混合気通路１５が形成され、該混合気通路１５のクランク室５ｃ側には、クランク室５ｃ方向への混合気の流れのみ通過を許容するリード弁式の逆止弁１６が取付けられている。
【００２３】
前記空気通路１０はクランクケース５に設けられた空気取り入れ通路である空気通路１０ａに連結されている。該空気通路１０ａは、クランクケース５のシリンダ２との合せ面２ａにシリンダ２の円周に沿って対称に溝形状に設けられた空気通路１０ｂ（第１の空気通路）とつながり、該空気通路１０ｂはシリンダの合せ面２ａにより気密に蓋されている。
【００２４】
シリンダ２のクランクケース５との合せ面２ａには、クランクケース５の空気通路１０ｂの端末部に合わせてシリンダ２の空気通路１０ｃ（第２の空気通路）が開口している。該空気通路１０ｃはシリンダ２の側面にも開口している。
１８はシリンダ２の側面に固着された空気通路ケースで、該ケース１８の内側には空気通路１０ｄが形成されている。そして該空気通路１０ｄには前記第２の空気通路１０ｃが連通されている。
【００２５】
１３ａはシリンダ２内に開設された排気ポート、１３は該排気ポート１３ａに接続される排気通路である。
また９ａは前記排気ポート１３ａに対向する位置に開設された掃気ポート、９は該掃気ポート９ａとクランク室５ｃとを接続する掃気通路である。
【００２６】
１０９ａはシリンダ２の排気ポート１３ａとほぼ直角方向の部位に２個対向するように設けられた排気ポートで、前記対をなす掃気ポート１０９ａの夫々は、シリンダ２に斜め方向に設けられた掃気通路１０９ｅ（第２の掃気通路）、該掃気通路１０９ｅと前記空気通路１０ｄの合流場所である掃気通路１０９ｆ（第１の掃気通路）、クランクケース５のシリンダ２との合せ面２ａに設けた空気通路１０９ｃ（第３の掃気通路）、クランクケースの合せ面５ｄに平行対称にクランクケース５の壁の外側に弧状に形成された大容積の掃気通路１０９ｄ（第４の掃気通路）、及びクランク室５ｃの下側に開口する掃気連通孔１０９ｂを介してクランク室５ｃと連通されている。
【００２７】
前記掃気通路１０９ｆはシリンダ２の両側面にも開口し、その開口部は空気通路１０ｃの開口部と同じ高さ位置となっている。１対の空気通路ケース１８は、シリンダの対称な両側面の空気通路１０ｃの開口部と、掃気通路１０９ｆの開口部とを覆って気密に取付けられている。また、前記空気通路ケース１８内の空気通路１０ｄは、前記空気通路１０ｃと、掃気通路１０９ｆとを連設している。また、前記空気通路ケース１８の掃気通路１０９ｆ側には空気供給側からの空気の流れのみ通過を許容する逆止弁１７が取付けられている。
かかる掃気通路及び空気通路を備えた２サイクルエンジンにおいては、先導空気用の通路と掃気通路とをクランクケース５及びシリンダ２の合せ面２ａあるいは５ｄを利用して形成しているので、従来のものよりも部品点数が減るとともに、組立が容易となり、組立工数を減少することができる。
【００２８】
かかる構成からなる空気先導式層状掃気エンジンの運転時において、燃焼室２５内の爆発圧力によりピストン４が下降し、排気ポート１３ａが開くと、該燃焼室２５内の燃焼ガス（排気ガス）は排気ポート１３ａを通って排気通路１３へ排出され、マフラ（図示省略）を通って外気へ放出される。
ピストン４がさらに下降すると、左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａが開口し、掃気通路１０９ｄ、対をなす左右の掃気通路１０９ｃ，１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｅ及び１０９ｅに溜められていた空気が、図２及び図３の１点鎖線で示す矢印のように、該掃気ポート１０９ａ，１０９ａから燃焼室２５内に流入して燃焼ガスを排気ポート１３ａ側へ押し出す。
【００２９】
次いで、クランク室５ａ内の混合気が掃気通路開口部１０９ｂ、掃気通路１０９ｄ、対をなす左右の掃気通路１０９ｃ及び１０９ｃ、１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｅ及び１０９ｅを経て、掃気ポート１０９ａ，１０９ａから燃焼室２５内に流入する。このとき、混合気は排気ポート１３と対向する側の掃気通路９を通って掃気ポート９ａからも燃焼室２５内に流入する。
【００３０】
ピストン４が下降して、下死点にある状態では、排気ポート１３ａ、左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａは開口していて、燃焼室２５内への空気及び混合気の供給は終了、あるいは終了しようとしている。ピストン４が下死点から上昇すると、ピストン４によって左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａが閉じてクランク室５ｃ内が密閉空間となり、膨張即ち圧力の低下が始まる。
【００３１】
ピストン４がさらに上昇すると、排気ポート１３ａが閉じられ、燃焼室２５内の混合ガスの圧縮が始まる一方、クランク室５ｃ内の圧力はさらに低下する。ピストン４の上昇により、クランク室５ｃ内が負圧になると逆止弁１６が開き、気化器１２で生成され、絞り弁１４で流量制御された混合気通路１５からクランク室５ｃ内に供給される。
【００３２】
前記のクランク室５ｃ内の圧力の低下は、掃気通路開口部１０９ｂ、掃気通路１０９ｄ、左右の掃気通路１０９ｃを経て掃気通路１０９ｆ，１０９ｆにも伝わるので、逆止弁１７，１７が開弁し、後述する作用によって供給された空気が、図２及び図３の実線矢印のように、空気通路１０から空気通路１０ａ、左右の対をなす空気通路１０ｂ及び１０ｂ、１０ｃ及び１０ｃ、１０ｄ及び１０ｄから逆止弁１７を経て、さらに、左右の掃気通路１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｃ及び１０９ｃ、１０９ｄを通り、掃気通路開口部１０９ｂよりクランク室５ｃ内に流入する。
【００３３】
ここで、左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａからクランク室５ｃに至る掃気通路１０９ｅ及び１０９ｅ、１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｃ及び１０９ｃ、１０９ｄは図１及び図３に示すように、長さが長く、容積の大きな掃気通路を構成しているため、該掃気通路に供給された空気は、先ずこのような長い掃気通路に充満した後で、クランク室５ｃに流入することになる。
【００３４】
ピストン４が圧縮上死点近傍になると、点火プラグ８によって燃焼室２５内に火花放電され、圧縮された混合気に着火、燃焼が行なわれる。この燃焼により、発生する圧力でピストン４が押し下げられ、クランク軸６に回転トルクが生じる。
【００３５】
ピストン４が下降して排気ポート１３ａが開口すると、燃焼室２５内の燃焼ガスは排気ポート１３ａから排気通路１３に流れ、次いでマフラ（図示省略）を経て外部に排出される。
一方、ピストン４の下降により、クランク室５ｃ内の気体はピストン４の裏側で圧縮され、ピストン４がさらに下降して左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａが開口すると、前記のようにしてクランク室５ｃ内に供給されていた混合気が掃気通路開口部１０９ｂ、掃気通路１０９ｄ、左右の掃気通路１０９ｃ及び１０９ｃ、１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｅ及び１０９ｅを経て、左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａから燃焼室２５内に吹き込まれ、該燃焼室２５内の燃焼ガス（排気ガス）を排気ポート１３ａから押し出す掃気作用がなされる。
【００３６】
かかる掃気作用時において、掃気通路１０９ｄ、１０９ｃ及び１０９ｃ、１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｅ及び１０９ｅの内部には、当初は空気が充満しているため、掃気作用の始まりから一定期間内においては、左右の掃気ポート１０９ａ，１０９ａから燃焼室２５内へは空気によって掃気作用がなされ、その後にクランク室５ｃ内の混合気が、掃気通路１０９ｄ、１０９ｃ及び１０９ｃ、１０９ｆ及び１０９ｆ、１０９ｅ及び１０９ｅを経て、掃気ポート１０９ａ，１０９ａから燃焼室２５内に吹き込まれる。
以上のような工程が繰り返し行なわれてエンジンが運転され、動力を発生する。
【００３７】
上記のように、ピストン４が上死点に向かう吸気工程時に、空気をクランクケース５の空気通路、シリンダ２とクランクケース５の大容量の掃気通路１０９ｄを通して、クランク室５ｃに導入し、同時にシリンダ２の混合気通路から混合気をクランク室５ｃへ導入し、排気工程後の掃気工程ではクランクケース５及びシリンダ２の掃気通路の空気が先導して掃気を行ない、次いでクランク室５ｃ内の混合ガスがシリンダの燃焼室に導入されるようにすることにより、燃焼ガスと共に排出される混合気の量を減らし、過大なＴＨＣ（全炭化水素）排出をなくし、燃料の浪費を抑制することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上記載のごとく、本発明によれば、掃気通路及びこれに接続される先導空気用の空気通路を、シリンダ及びクランクケース内部の他、クランクケースを２つ割りにした合せ面、及びシリンダとクランクケースとの合せ面に沿って溝状に形成して、該合せ面を利用し覆蓋しているので、配管及び継手類が不要となり、格別なシール手段も不要となる。これにより、従来技術に比べて部品点数が大幅に低減されるとともに、組立が容易となって組立工数が低減され、コストダウンが実現でき、さらにはエンジンを軽量、小型化できる。
【００３９】
さらに、前記のように、合せ面を利用して溝状空気通路及び掃気通路を形成するので、先導空気及び混合気が通流する通路の容積を大きく採ることが可能となり、多量の先導空気をシリンダ内に供給した後に混合気を供給できる。これによって混合気の吹き抜けを抑制でき、過大なＴＨＣ（全炭化水素）の排出が回避されるとともに、燃料の浪費を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る空気先導式層状掃気２サイクルエンジンのシリンダ中心を含むクランク軸心に直角な断面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 上記実施形態における掃気通路及びその近傍の配置を示す斜視図である。
【符号の説明】
２ シリンダ
２ａ 合せ面
２ｃ 合せ面
４ ピストン
５ａ，５ｂ クランクケース
５ｄ 合せ面
６ クランク軸
７ シリンダヘッド
８ 点火プラグ
９ 掃気通路
９ａ 掃気ポート
１０ 空気通路
１０ａ，１０ｄ 空気通路
１０ｂ 第１の空気通路
１０ｃ 第２の空気通路
１１ エアクリーナ
１２ 気化器
１３ 排気通路
１３ａ 排気ポート
１４ 絞り弁
１６，１７ 逆止弁
１８ 空気通路ケース
２０ 空気制御弁
２５ 燃焼室
３０ インシュレータ
１０９ａ 掃気ポート
１０９ｂ 掃気通路開口部
１０９ｃ 第３の掃気通路
１０９ｄ 掃気通路
１０９ｅ 第２の掃気通路
１０９ｆ 第１の掃気通路
Claims (4)
- シリンダに排気ポート及び掃気通路を介してクランクケース内のクランク室に連通される掃気ポートを設け、
該クランク室には気化器からの混合気を供給するための混合気通路が開口されるとともに、該開口部には気化器側からのクランク室へ向かう流体のみ通過可能な第１の逆止弁を設け、エアクリーナからの空気が通流する空気通路を前記掃気通路の途中に接続して該掃気通路に空気を供給可能にした空気先導式層状掃気２サイクルエンジンにおいて、
前記掃気ポートは、前記排気ポートに対してシリンダの周方向において、ほぼ直角位置に対向するように左右に設けられ、前記掃気通路は、該対をなす掃気ポートの夫々とクランク室とを接続するようにシリンダ及びクランクケースに形成され、
前記クランクケースを前記シリンダの中心を含むクランク軸心に直角な面で２つ割りにして双方を突き合わせて構成し、該２つ割りの合せ面に含まれるように空気導入路を形成し、
該空気導入路からシリンダの円周方向に沿って両方向に延び前記シリンダとクランクケース上面との合せ面に沿い、かつ合せ面により覆蓋されるように形成された溝形状の第１の空気通路を設け、
該第１の空気通路を通って前記掃気通路の途中に空気が供給されるように構成して、該掃気通路との接続部に空気供給側からの気体のみを通過可能な第２の逆止弁を備えたことを特徴とする層状掃気２サイクルエンジン。 - 前記第１の空気通路の終端部に第２の空気通路が設けられ、該第２の空気通路は、前記第１の空気通路側の部位が前記シリンダとクランクケースとの合せ面に覆蓋された溝状に形成されるとともに、該覆蓋部からシリンダ内を経て、シリンダの側面と該側面に取付けられた空気通路ケースの内側とにより区画形成された空間に開口され、該空間に前記掃気通路との接続部が設けられてなる請求項１記載の層状掃気２サイクルエンジン。
- 前記掃気通路は、前記左右の掃気ポートに接続されるとともに、前記第２の逆止弁を介して前記第２の空気通路に接続される対をなす第１の掃気通路と、該第１の掃気通路の夫々から前記第２の空気通路とシリンダ中心に関してほぼ対称の位置に円周方向に沿って延び、前記シリンダとクランクケースとの合せ面に覆蓋される溝状の対をなす第２の掃気通路と、前記クランクケースの２つ割りの合せ面に沿って該合せ面にシールされて形成され、前記第２の掃気通路とクランク室とを連通する第３の掃気通路とにより構成される請求項２記載の層状掃気２サイクルエンジン。
- 空気制御弁を有する前記空気通路と前記気化器とを一体とするとともに、前記空気通路と気化器の混合気通路とを平行に設け、一体にされた前記空気通路と気化器の混合気通路と、クランクケースの空気供給口及び前記混合気通路の入口との間に、空気通路と混合気通路とを平行に配置したインシュレータ供給管を設けてなる請求項１記載の層状掃気２サイクルエンジン。
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