JP4341081B2

JP4341081B2 - 二サイクル内燃機関及びそのシリンダ

Info

Publication number: JP4341081B2
Application number: JP20207598A
Authority: JP
Inventors: 光次郎持塚; 茂谷口; 昌実内田; 史郎山口; 真義宮本
Original assignee: Kyoritsu Co Ltd
Current assignee: Kyoritsu Co Ltd
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2018-07-16
Also published as: JP2000034926A; US6142113A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、チェーンソーや刈払機等の小型動力機械の原動機として用いて好適な、二サイクル内燃機関及びそのシリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の二サイクル内燃機関として、従来、掃気通路とシリンダ内部との間を完全に仕切る仕切壁を有するもののほか、例えば、実公平３−４３３７６号公報の第２図に示されているように、該仕切壁を全く有しないものも知られている。
【０００３】
前記仕切壁を有するものは、前記シリンダの強度が高く、掃気作用も良い等の利点がある。これらの利点は、前記仕切壁を有しないものには存在しない。一方、該仕切壁を有しないものによれば、前記掃気通路内の冷たい新気（混合気）が前記シリンダ内を摺動するピストンの外周表面に直接接触するので、該ピストンが効果的に冷却され、前記二サイクル内燃機関の冷却性能が良く、軽い等の利点がある。これらの利点は、前記仕切壁を有するものには存在しない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、前記二つの方式のそれぞれの利点を併せ持った二サイクル内燃機関及びそのシリンダが最も理想的である。
【０００５】
本発明は、こうした事情を背景としてなされたもので、前記シリンダの強度も保たれ、かつ、掃気効果及び冷却性能も良好な、二サイクル内燃機関及びそのシリンダを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明に係る二サイクル内燃機関は、掃気通路とシリンダのボアとの間の仕切壁に、前記掃気通路内の新気を前記シリンダ内のピストンの外周部に直接接触せしめる連通部を部分的に形成してなり、該連通部が、前記シリンダにおける掃気口の配設角度位置よりも排気口に近接した位置に偏倚せしめて形成され、前記仕切壁は、前記連通部と前記掃気口との間に、前記掃気口を画定する掃気口画定部を備えることを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
本発明によれば、前記掃気通路内の冷たい新気が、前記連通部を介して前記ピストンの外周部に直接接触するので、該ピストンが効果的に冷却され、それと接している前記シリンダの温度上昇も抑制される。このため、前記ピストン及び前記シリンダの、熱に起因する損傷が起こりにくく、耐久性が向上する。特に、前記連通部が、前記シリンダ上において、前記掃気口の配設角度位置よりも排気口に近接した位置に偏倚せしめて形成されるので、前記シリンダの冷却効率が一層向上する。すなわち、一般に、シリンダにおいては、高温の燃焼廃ガスを吐出する排気口の付近が高温になりやすい。よって、前記連通部を前記シリンダの前記排気口に近接せしめて形成すれば、前記ピストンのうちで前記シリンダの前記排気口に近い部分が冷却される。このため、前記ピストンと接触している前記シリンダの前記排気口の付近の温度上昇が抑えられ、前記シリンダ全体としての温度上昇も抑制される。
【０００８】
また、前記仕切壁も形成されているので、該仕切壁による前記シリンダの補強効果は失われない。特に、前記仕切壁は、前記連通部と前記掃気口との間に、前記掃気口を画定する掃気口画定部を備えるので、前記掃気口の周囲の強度が保持され、前記シリンダの熱変形が起こりにくい利点がある。さらに、前記掃気口画定部により掃気の指向性等が確保され、混合気（新気）の吹き抜けも効果的に防止され、エミッション対応性能も向上する。
【０００９】
また、本発明に係る二サイクル内燃機関のシリンダは、ボアの内部をピストンが往復摺動する二サイクル内燃機関のシリンダであって、掃気通路との間の仕切壁に、前記掃気通路内の新気を前記ピストンの外周部に直接接触せしめる連通部を部分的に備えてなり、該連通部が、前記シリンダにおける掃気口の配設角度位置よりも排気口に近接した位置に偏倚せしめて形成され、前記仕切壁は、前記連通部と前記掃気口との間に、前記掃気口を画定する掃気口画定部を備えることを特徴とする（請求項３）。この場合の作用効果も、請求項１に記載の二サイクル内燃機関の場合と同様である。
【００１０】
好適な実施の一形態として、前記連通部が、鋳造される前記シリンダの離型方向へ延びて該シリンダの開口側周縁へ達する縁部を有するようにせしめることもできる（請求項２）。このようにすれば、前記シリンダを鋳造する場合に、その離型作業が容易となり、好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な一実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る二サイクル内燃機関１の、クランクシャフト２に沿った縦方向中央断面図である。前記二サイクル内燃機関１は、例えば、排気量が１５乃至３５ｃｃ程度の、いわゆるシュニューレ掃気式の小型空冷二サイクルガソリンエンジン（以下、単に、内燃エンジンという。）であり、例えば、チェーンソーや刈払機等の、可搬式動力作業機の原動機として用いて好適なものである。
【００１６】
図１において、前記内燃エンジン１は、そのヘッド３ａを上向きにして配置されたシリンダ３を備えている。該シリンダ３は、その外周に多数の冷却フィン３ｂを一体的に有するとともに、その内部上部に燃焼室４を有し、該燃焼室４には、前記シリンダヘッド３ａを斜めに貫通して、点火プラグ５が設けられている。前記シリンダ３には、吸気口６と排気口７とが、該排気口７を上にして段違いで対向するように形成されている。前記吸気口６と前記排気口７は、それ自体周知の方式で、それぞれ、気化器と排気マフラー（いずれも図示せず）に連通している。また、前記シリンダ３には、前記吸気口６と、前記排気口７と、をともに二分する中央縦断面Ｓを挟んで、一対の掃気口８，８が対称に形成されている（図１参照）。該一対の掃気口８，８は、前記中央縦断面Ｓを挟んで左右対称に形成された一対の掃気通路９，９を介して、クランク室１０に連通している。前記一対の掃気通路９，９と、前記シリンダ３のボア３ｃと、の間には、後で図２を参照して詳細に述べる、一対の仕切壁１１，１１が、前記中央縦断面Ｓを挟んで対称に形成されている。
【００１７】
前記シリンダ３の前記ボア３ｃには、ピストン１２が嵌挿されている。該ピストン１２は、前記シリンダボア３ｃに案内されて、その上下軸線Ｘ方向に往復摺動し、前記シリンダ３の前記吸気口６、前記排気口７、および前記一対の掃気口８，８を、よく知られている、いわゆるピストンバルブ式の、通常の態様で開閉制御する。前記ピストン１２の往復運動は、ピストンピン１３と連接棒１４とを介して、一対のバランスウエイト１５，１５を備えた前記クランクシャフト２の回転運動に変換され、その軸出力が、例えば、図示しない遠心クラッチ等を介して、前記可搬式動力作業機の動力として利用されるようになっている。前記クランクシャフト２は、前記シリンダ３の下部に連結されたクランクケース１６によって回動自在に支持され、該クランクケース１６は、その内部に、前記クランク室１０を画成している。
【００１８】
前記クランクシャフト２の一端部（図１では、左端部）には、マグネトロータ１７が連結されている。該マグネトロータ１７は、その回転により点火コイル１８と協働して、前記点火プラグ５に放電火花を生じさせる。
【００１９】
前記マグネトロータ１７には、遠心式の冷却ファン１９が一体形成されている。該冷却ファン１９は、前記クランクシャフト２の回転に伴い、冷却ファンカバー２０に開口形成された冷却空気吸入口２１から外気を吸入し、前記冷却ファンカバー２０を含むエンジンケース２２内に、冷却気流２３を生じさせる。該冷却気流２３は、前記エンジンケース２２の内面に案内されて、前記シリンダ３の周りを流過し、前記エンジンケース２２に開口形成された気流放出口２４から外部へ流出する。こうした前記冷却気流２３の流過により、前記冷却フィン３ｂ等を介して、前記シリンダ３が外側から強制冷却される。
【００２０】
次に、図２を参照して説明する。図２は、図１中の前記シリンダ３の、ＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図２には、前記中央縦断面Ｓを挟んで対称な前記一対の仕切壁１１，１１の内の一方の形状が、明瞭に示されている。
【００２１】
該仕切壁１１は、主として前記シリンダ３の耐熱変形強度を保持せしめるとともに、掃気作用を確実にせしめるためのものであり、前記掃気口８の下縁部８ａを画定する掃気口画定部２５を備えている。また、前記仕切壁１１には、部分的に、前記掃気通路９と前記シリンダボア３ｃとを互いに連通せしめる連通部２６が形成されている。該連通部２６は、前記シリンダ３の内周壁に形成された縦長の孔であり、前記シリンダ３の前記軸線Ｘ方向に延びて、前記シリンダ３の下部開口側周縁２７へと達する、互いに平行な一対の縦縁部２８，２８と、該一対の縦縁部２８，２８の上端部同士をつなぐ上横縁部２９と、で画定されている。前記連通部２６と前記掃気口８との間に前記掃気口画定部２５がある。前記連通部２６は、前記掃気通路９を流通する新気（混合気）によって、前記ピストン３の外周面を直接冷却するためのものである。したがって、その大きさは、前記仕切壁１１によって保持される前記シリンダ３の強度及び掃気作用との関係を考慮して、最適な大きさに設定することが望ましい。
【００２２】
前記ピストン１２が下降するにつれて、該ピストン１２のスカート部３０の外周面の一部が、前記連通部２６を介して、前記掃気通路９に露出し始め、該掃気通路９への前記スカート部３０の露出面積は、前記ピストン１２が、図１に示す下死点に達したときに、最大となる。そして、前記ピストン１２の下降により前記掃気通路９内を押し上げられる、前記クランク室１０内で予圧縮された新気（混合気）は、前記連通部２６を介して、前記ピストン１２の前記スカート部３０の外周面の一部に直接接触する。このため、前記ピストン１２の前記スカート部３０が、冷たい前記新気によって直接冷却され、併せて、複数のピストンリング３１を介して前記ピストン１２と接している前記シリンダ３も、内部から冷却される。
【００２３】
本実施形態では、前記連通部２６は、図２に示すように、前記中央縦断面Ｓ（図１参照）に対して直角な方向から前記シリンダ３を見たときに、前記掃気口８の配設角度位置よりも前記排気口７に近接した位置に偏倚せしめて形成されている。これは、前記シリンダ３の冷却効率を一層向上せしめるためである。
【００２４】
すなわち、一般に、シリンダにおいては、高温の燃焼廃ガスが吐出される排気口の付近が、より高温になりやすい。このため、本実施形態のもののように、前記連通部２６を、前記排気口７側に近接せしめて形成しておけば、前記ピストン１２の前記スカート部３０の内、前記シリンダ３の前記排気口７に近い部分が、前記新気によって冷却される。これにより、前記複数のピストンリング３１を介して前記ピストン１２と接している前記シリンダ３も、前記排気口７の近辺が重点的に冷却されることになり、前記内燃エンジン１全体としての冷却効率が一層向上するのである。本実施形態では、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である図３に示すように、前記冷却ファン１９による前記冷却気流２３は、前記シリンダ３の前記吸気口６側と前記排気口７側へと分割されて流れる。このため、前記冷却ファン１９による前記シリンダ３の外部からの冷却作用が、前記排気口７側で不足しがちであるが、前記連通部２６を前記排気口７側にずらして形成しているので、前記シリンダ３の内部からの冷却効率が向上し、前記冷却ファン１９による前記シリンダ３の外部からの前記排気口７側における強制冷却作用の不足分が、前記シリンダ３の内部からの強制冷却作用により、合理的に補われるようになっている。
【００２５】
前記シリンダ３は、例えば、アルミダイカスト製法により成形する。このため、前記連通部２６の形状を、前記シリンダ３の離型作業に好適な形状とせしめておくのが望ましい。例えば、図２に示す如く、本実施形態のもののように、前記連通部２６を画定する前記一対の縦縁部２８，２８を、前記シリンダ３の前記軸線Ｘ方向へ延びて前記シリンダ３の前記下部開口側周縁２７へと達するようにせしめれば、前記シリンダ３の前記軸線Ｘ方向への離型作業が容易であり、好適である。
【００２６】
以上述べたように、本実施形態に係る前記内燃エンジン１によれば、前記冷却ファン１９による前記シリンダ３の外部からの強制冷却作用に加え、前記仕切壁１１に前記連通部２６を形成したことにより、前記シリンダ３の内部からの強制冷却作用も奏されるので、前記内燃エンジン１全体としての冷却効率がきわめて良好である。よって、前記ピストン１２や前記シリンダ３の熱変形が起こりにくいほか、前記ピストンピン１３や前記複数のピストンリング３１等の部品が高熱により損傷する等の問題もない。
【００２７】
本発明の発明者等は、本実施形態に係る内燃エンジン１の冷却効果を確認すべく、本実施形態に係る内燃エンジン１と、掃気通路とシリンダ内部との間を完全に仕切る仕切壁を有するタイプの、従来の、いわゆる壁付掃気通路式の内燃エンジンと、を準備して、同一条件で温度比較実験を行った。温度を測定した個所は、前記シリンダ３のプラグシート部３２のＡ点（図２参照）と、前記シリンダ３の前記吸気口６と前記掃気口８との間のＢ点（図３参照）と、前記シリンダ３の前記掃気通路９の上方のＣ点（図１参照）と、前記シリンダ３の前記掃気口８と前記排気口７との間のＤ点（図３参照）と、の四個所である。その実験結果は、図４の通りであり、いずれの温度測定点においても、本実施形態のものによれば、前記従来のものに比べて、４０度乃至５０度以上の温度低下が認められた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る二サイクル内燃機関の、クランクシャフトに沿った縦方向中央断面図である。
【図２】図１中の前記シリンダの、ＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】本実施形態に係る内燃エンジンと従来の内燃エンジンの、温度比較実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１二サイクル内燃機関
３シリンダ
３ｃシリンダボア
７排気口
８掃気口
９掃気通路
１１仕切壁
１２ピストン
２５掃気口画定部
２６連通部
２７シリンダの開口側周縁
２８，２８一対の縦縁部（縁部）
３０ピストンの外周部（スカート部）

Claims

掃気通路（９）とシリンダ（３）のボア（３ｃ）との間の仕切壁（１１）に、前記掃気通路（９）内の新気を前記シリンダ（３）内のピストン（１２）の外周部（３０）に直接接触せしめる連通部（２６）を部分的に形成してなり、該連通部（２６）が、前記シリンダ（３）における掃気口（８）の配設角度位置よりも排気口（７）に近接した位置に偏倚せしめて形成され、前記仕切壁（１１）は、前記連通部（２６）と前記掃気口（８）との間に、前記掃気口（８）を画定する掃気口画定部（２５）を備えている、二サイクル内燃機関。
前記連通部（２６）は、鋳造される前記シリンダ（３）の離型方向へ延びて該シリンダ（３）の開口側周縁（２７）へ達する縁部（２８，２８）を有してなる、請求項１に記載の二サイクル内燃機関。
ボア（３ｃ）の内部をピストン（１２）が往復摺動する二サイクル内燃機関のシリンダ（３）であって、掃気通路（９）との間の仕切壁（１１）に、前記掃気通路（９）内の新気を前記ピストン（１２）の外周部（３０）に直接接触せしめる連通部（２６）を部分的に備えてなり、該連通部（２６）が、前記シリンダ（３）における掃気口（８）の配設角度位置よりも排気口（７）に近接した位置に偏倚せしめて形成され、前記仕切壁（１１）は、前記連通部（２６）と前記掃気口（８）との間に、前記掃気口（８）を画定する掃気口画定部（２５）を備えている、二サイクル内燃機関のシリンダ。