JP5594026B2 - ２サイクルエンジンおよびそれを備えたエンジン作業機 - Google Patents

Description

本発明は、２サイクルエンジン、特に刈払機やチェンソー等に用いられるエンジン作業機用の２サイクルエンジンおよびそれを備えたエンジン作業機に関する。

２サイクルエンジンでは、排気、掃気行程中に排気口から未燃焼ガスが吹き抜けて排出ガス特性が悪化することを抑制するために様々な技術が用いられている。例えば、特許文献１に記載された２サイクルエンジンでは、気化器に先導空気通路と吸気通路を形成するとともに、シリンダブロックに先導空気通路に接続する先導空気通路と吸気通路に接続する吸気通路を形成し、掃気行程において先導空気通路から供給される先導空気を混合気の供給前にシリンダボア内に供給することで掃気工程時の未燃焼ガスの吹き抜けを抑えている。

特開２００８−１４２０９号公報

ところで、特許文献１の２サイクルエンジンでは、先導空気通路と吸気通路が形成された複雑な構造の気化器を用いるため、コストが増大するという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、コストの増大を抑えながら、吹き抜けを抑制して、排出ガス特性の悪化を抑制することのできる２サイクルエンジンおよびそれを備えたエンジン作業機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点にかかる２サイクルエンジンは、
第１吸気開口と、第２吸気開口と、第１掃気開口と、前記第１掃気開口より上死点側に位置する第２掃気開口と、排気開口とが内周壁に設けられるシリンダボアと、
前記シリンダボアに往復動可能に収容され、側壁の内外を連通する第１連通部と第２連通部とを有するピストンと、
一方の端部が前記第１吸気開口に接続し、他方の端部がキャブレターに接続する第１吸気通路と、
一方の端部が前記第２吸気開口に接続し、他方の端部が前記第１吸気通路に接続する第２吸気通路と、
前記第１掃気開口と前記第２掃気開口とを接続する掃気通路と、
前記排気開口に接続する排気通路と、を備え、
前記ピストンが下死点近傍に位置する場合に、前記第１掃気開口と前記第２連通部とが連通し、
前記ピストンが上死点近傍に位置する場合に、前記第１吸気開口がクランクケース内に形成されるクランク室に前記シリンダボアを介して連通するとともに、前記第２吸気開口と前記第１連通部とが連通し、
前記第１吸気通路は、前記キャブレターから前記第１吸気開口に向かう方向に断面積が減少する絞り部を有し、
前記第１吸気通路と前記第２吸気通路との接続部は、前記第１吸気通路の前記絞り部より前記第１吸気開口側に設けられる、
ことを特徴とする。

また、前記シリンダボアの軸方向視において、前記第２吸気開口は、前記シリンダボアを挟んで、前記排気開口と略対向するように配置され、
前記ピストンは、前記ピストンの側壁内側に、前記シリンダボアの軸方向視において、前記第１連通部の下死点側の端部近傍から前記排気開口に向かうとともに、前記シリンダボアの軸方向において、前記第１連通部の下死点側の端部近傍から上死点側に向かって延びる、第１のリブを有してもよい。

さらに、前記ピストンは、ピストンピンボスに接続するとともに、前記ピストンピンボスから前記排気開口側に向かって延びる、第２のリブをさらに有してもよい。

さらに、前記第２吸気通路は、直管状に延びてもよい。

また、前記第１吸気通路と、前記第２吸気通路とを構成するインシュレータを備えてもよい。

さらに、前記インシュレータは、シリンダブロック側に位置するシリンダブロック側インシュレータ部と前記キャブレター側に位置するキャブレター側インシュレータ部の少なくとも２部品で構成されてもよい。

さらに、前記シリンダブロック側インシュレータ部は、前記キャブレター側インシュレータ部に向かって延び、前記第１吸気通路と前記第２吸気通路とを隔てる隔壁を備えてもよい。

また、前記キャブレター側インシュレータ部は、前記キャブレター側インシュレータ部に形成された前記第１吸気通路と前記第２吸気通路との間に前記第１吸気通路の流路方向に沿って延びる溝部を有し、
前記隔壁は、前記溝部に係合してもよい。

本発明の第２の観点にかかるエンジン作業機は、上述の２サイクルエンジンを備えることを特徴とする。
本発明の第３の観点にかかる２サイクルエンジンは、第１吸気開口と、第２吸気開口と、第１掃気開口と、前記第１掃気開口より上死点側に位置する第２掃気開口と、排気開口とが内周壁に設けられるシリンダボアと、
前記シリンダボアに往復動可能に収容され、側壁の内外を連通する第１連通部と第２連通部とを有するピストンと、
一方の端部が前記第１吸気開口に接続し、他方の端部がキャブレターに接続する第１吸気通路と、
一方の端部が前記第２吸気開口に接続し、他方の端部が前記第１吸気通路に接続する第２吸気通路と、
前記第１掃気開口と前記第２掃気開口とを接続する掃気通路と、
前記排気開口に接続する排気通路と、を備え、
前記ピストンが下死点近傍に位置する場合に、前記第１掃気開口と前記第２連通部とが連通し、
前記ピストンが上死点近傍に位置する場合に、前記第１吸気開口がクランクケース内に形成されるクランク室に前記シリンダボアを介して連通するとともに、前記第２吸気開口と前記第１連通部とが連通し、
前記第１吸気通路と、前記第２吸気通路とを構成するインシュレータを備え、
前記インシュレータは、シリンダブロック側に位置するシリンダブロック側インシュレータ部と前記キャブレター側に位置するキャブレター側インシュレータ部の少なくとも２部品で構成され、
前記シリンダブロック側インシュレータ部は、前記キャブレター側インシュレータ部に向かって延び、前記第１吸気通路と前記第２吸気通路とを隔てる隔壁を備える、
ことを特徴とする。
本発明の第４の観点にかかる２サイクルエンジンは、
吸気開口と、掃気開口と、排気開口とが内周壁に設けられるシリンダボアと、
前記シリンダボアに往復動可能に収容され、前記吸気開口と前記掃気開口とを開閉するピストンと、
一方の端部が前記吸気開口に接続し、他方の端部がキャブレターに接続する第１吸気通路と、
一方の端部がシリンダブロックに接続し、他方の端部が前記第１吸気通路に接続する第２吸気通路と、
前記掃気開口に接続する掃気通路と、
前記排気開口に接続する排気通路と、を備え、
前記ピストンが下死点近傍に位置する場合に、前記掃気開口と前記排気開口とが、前記シリンダブロック内に形成される燃焼室に連通するとともに、クランクケース内に形成されるクランク室内の混合気が前記掃気通路を介して燃焼室に流入し、
前記ピストンが上死点近傍に位置する場合に、前記第１吸気通路が前記クランク室に前記シリンダボアを介して連通するとともに、前記第２吸気通路が前記クランク室から前記掃気開口までの流路と連通し、
前記第１吸気通路は、前記キャブレターから前記吸気開口に向かう方向に断面積が減少する絞り部を有し、
前記第１吸気通路と前記第２吸気通路との接続部は、前記第１吸気通路の前記絞り部より前記吸気開口側に設けられる、
ことを特徴とする。

本発明によれば、一方の端部が第２吸気開口に接続し、他方の端部が第１吸気通路に接続する第２吸気通路を備え、ピストンが上死点近傍に位置する場合に、前記第１吸気開口がクランクケース内に形成されるクランク室に前記シリンダボアを介して連通するとともに、前記第２吸気開口と前記第１連通部とが連通する。このため、第１吸気通路を流れる混合気に対して燃料濃度の薄い混合気を第２吸気通路に導くことができ、掃気行程では、第２吸気通路を流れた燃料濃度の薄い混合気がピストン内部から第２連通部を通り、第１掃気開口から掃気通路、第２掃気開口を通って燃焼室内に供給された後に、第１吸気通路を流れた燃料濃度の濃い混合気がクランク室内からピストン内部、第２連通部を通り、第１掃気開口から掃気通路、第２掃気開口を通ってシリンダボア内に供給される。したがって、特殊な気化器を用いることなく、燃料濃度の薄い混合気を用いて燃焼ガスをシリンダボアから排出させることができるので、コストの増大を抑えることができると同時に、吹き抜けを抑制して排出ガス特性の悪化を抑制することができる。

本発明に係る２サイクルエンジンを搭載した刈払機の斜視図。 本発明に係る２サイクルエンジンのピストンが上死点に位置する状態における断面図。 図２のキャブレターからシリンダブロック側インシュレータまでの部分を拡大した断面図。 図２のＩＶ−ＩＶ線断面図。 図２の２サイクルエンジンのインシュレータ部分の分解斜視図。 図３のＶＩ−ＶＩ線断面図。 図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図。 図２の２サイクルエンジンのピストンの斜視断面図。 図２の２サイクルエンジンのピストンが下死点に位置する状態におけるシリンダボアの軸線を含みクランク軸と平行な平面で分割した断面図。 図９のＸ−Ｘ線断面図。 ピストンをキャブレター側から見たピストンの正面図。 図９のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図。

以下、本発明の実施形態を添付の図１乃至図１２に沿って説明する。図１に示すように、２サイクルエンジン１（以下エンジン）を搭載した刈払機１００１は、操作桿１００２の先端に回転刃１００３が取り付けられ、操作桿１００２の後端にエンジン１が取り付けられている。エンジン１の出力は、操作桿１００２内に挿通させたドライブシャフトを介して回転刃１００３に供給される。操作者は操作桿１００２に取り付けられたハンドル１００４を把持して刈払機１００１を操作する。

図２に示すように、エンジン１のシリンダブロック２にはクランクケース３が取り付けられる。シリンダブロック２に形成されたシリンダボア４内には、ピストン５がシリンダボア４の軸線６の方向に上下動（図２中の上下）可能に収容される。なお、図２は、シリンダボア４の軸線６を含み、シリンダボア４の内周壁に設けられた排気開口７をシリンダボア４の周方向に２等分する位置での断面を示しており、ピストン５は上死点にある状態を示している。シリンダボア４上方の頂部凹所８には点火プラグ９が取り付けられる。ピストン５の上面、シリンダボア４の内側壁、および、シリンダボア４の頂部凹所８により燃焼室１０が画定される。シリンダボア４は、下方でクランクケース３内のクランク室１１に接続される。ピストン５はピストンピン１２、コンロッド１３を介してクランクケース３に回転可能に支持されたクランク軸１４に接続される。クランク軸１４にはクランクウエイト１５が取り付けられる。また、シリンダボア４の内周壁には排気開口７の他に、第１吸気開口１６、第２吸気開口（図示せず）、第１掃気開口１７、第２掃気開口（図示せず）が設けられる。排気開口７、第１吸気開口１６、第２吸気開口はそれぞれ、シリンダブロック２に形成された、排気通路１８、第１吸気通路１９、第２吸気通路２０に接続される。また、第１掃気開口１７と第２掃気開口とはシリンダブロック２に形成された掃気通路（図示せず）により接続される。さらに、シリンダブロック２には、排気通路１８に連通するマフラ２１が取付けられる。また、シリンダブロック２にはインシュレータ２２が、第１吸気通路１９および第２吸気通路２０にインシュレータ２２の第１インシュレータ側吸気通路２３および第２インシュレータ側吸気通路２４がそれぞれ連通するように取付けられる。そして、インシュレータ２２のシリンダブロック２が取付けられた側とは反対側にはキャブレター２５が取付けられる。なお、インシュレータ２２は、シリンダブロック２側に位置するシリンダブロック側インシュレータ（シリンダブロック側インシュレータ部）２６とキャブレター２５側に位置するキャブレター側インシュレータ（キャブレター側インシュレータ部）２７の２部品から構成される。また、シリンダボア４内のピストン５には、ピストン５の側壁２８を貫通してピストン５の内部空間に連通する第１貫通孔（第１連通部）２９と第２貫通孔（第２連通部）３０が形成される。また、第１吸気通路１９と第１インシュレータ側吸気通路２３は第１吸気通路に相当し、第２吸気通路２０及び第２インシュレータ側吸気通路２４とは、第２吸気通路に相当する。

図２、３に示すように、キャブレター側インシュレータ２７には、インシュレータ２２の第１インシュレータ側吸気通路２３とキャブレター２５の混合気通路３１とが連通するように、キャブレター２５が取付けられる。また、第１インシュレータ側吸気通路２３の上方（図２、図３における上方）の内側壁には分岐開口３２が開口し、分岐開口３２は第１インシュレータ側吸気通路２３の上方で第１インシュレータ側吸気通路２３と略平行に延びる第２インシュレータ側吸気通路２４に連通する。第１インシュレータ側吸気通路２３のキャブレター２５側の端部と分岐開口３２との間には、キャブレター２５側からシリンダブロック２側に向かって、通路の断面積が減少する絞り部３３が設けられる。なお、第１インシュレータ側吸気通路２３のキャブレター２５側の端部から分岐開口３２にかけての通路の断面積は、キャブレター２５の混合気通路３１の絞り部３４の約１．５倍以上であることが望ましい。

図４に示すように、第２インシュレータ側吸気通路２４は、シリンダブロック２側において、仕切り部３７により、シリンダボア４の軸線６を通りクランク軸と略垂直な線３６に関して略対称に分岐する。分岐した第２インシュレータ側吸気通路２４はそれぞれ、シリンダブロック２に形成された第２吸気通路２０に接続し、第２吸気通路２０はそれぞれシリンダボア４の内周壁に開口する第２吸気開口３７に接続する。なお、第２吸気通路２０および第２吸気開口３７はそれぞれ、シリンダボア４の軸線６方向視において、シリンダボア４の軸線６を通りクランク軸と略垂直な線３６と略対称に配置される。また、シリンダボア４の軸線６方向視において、第２吸気開口３７はシリンダボア４を挟んで排気開口７と略対向するように配置される。

図５に示すように、シリンダブロック側インシュレータ２６には、シリンダブロック側インシュレータ２６をシリンダブロック２（図２参照）に固定するためのボルトの軸部が貫通するとともにボルトの頭部を内包して係止する通し穴３８が形成される。また、シリンダブロック側インシュレータ２６には、キャブレター２５とともにキャブレター側インシュレータ２７を固定する、キャブレター側インシュレータ２７に形成された通し穴３９を貫通して延びるボルトの雄ねじ部が螺合する雌ねじ部４０が形成される。さらに、シリンダブロック側インシュレータ２６には、キャブレター２５において燃料を吸い上げるために、クランク室１１（図２参照）に発生する負圧（以下、パルス圧）をキャブレター２５に伝達するためのシリンダブロック側パルス通路４１が形成される。シリンダブロック側パルス通路４１は、シリンダブロック２側において、シリンダブロック２に形成されてクランク室に連通するシリンダブロック側パルス通路（図示せず）に接続する。また、シリンダブロック側パルス通路４１は、キャブレター側インシュレータ２７側において、キャブレター側インシュレータ２７に形成されたキャブレター側パルス通路４２に接続する。そして、キャブレター側パルス通路４２は、キャブレター２５側において、キャブレター２５に設けられたパルス通路に接続する。さらに、シリンダブロック側インシュレータ２６の第１インシュレータ側吸気通路２３と第２インシュレータ側吸気通路２４との間には、キャブレター側インシュレータ２７に向かって突出する隔壁４３が設けられる。隔壁４３は、図６に示すように、キャブレター側インシュレータ２７の第１インシュレータ側吸気通路２３および第２インシュレータ側吸気通路２４を構成する内部の周壁に形成された溝部４４に隔壁４３の端部が収容されるように係合し、第１インシュレータ側吸気通路２３と第２インシュレータ側吸気通路２４とを隔てる。また、隔壁４３は、図２乃至４に示すように、キャブレター側インシュレータ２７の内部に向かって、第１インシュレータ側吸気通路２３と第２インシュレータ側吸気通路２４とを接続する分岐開口３２を形成するように延びる。なお、シリンダブロック側インシュレータ２６とキャブレター側インシュレータ２７との間には、ガスケット等を介在させて第１インシュレータ側吸気通路２３および第２インシュレータ側吸気通路２４の気密性を向上させてもよい。

図２、図７に示すように、ピストン５の側壁２８に形成される第２貫通孔３０は、ピストン５が上死点に位置する場合に、シリンダボア４に開口する第２吸気開口３７と略重なって連通する。また、図８に示すように、ピストン５の内部には、ピストンピンボス４５から下方の第２貫通孔３０の下端近傍に向かって延びる案内リブ（第１のリブ）４６が設けられる。また、ピストンピンボス４５から第２貫通孔３０と離れる側、つまり図２、図７における排気開口７側のピストン５の側壁２８に向かって、シリンダボア４の軸線６（図２、図７参照）と略垂直に延びる放熱リブ（第２のリブ）４７が設けられる。さらに、ピストンピンボス４５の上方のピストン５の側壁２８には、第２貫通孔３０が設けられる。第２貫通孔３０は、図９に示すように、ピストン５が下死点に位置する場合に、シリンダボア４に開口する第１掃気開口１７と略重なって連通する。なお、第１掃気開口１７は、第１掃気開口１７の上方においてシリンダボア４の内周壁に開口する第２掃気開口４８に掃気通路４９を介して接続する。また、第２掃気開口４８は、ピストン５が下死点に位置する場合に、下端がピストン５の上端と略一致して、シリンダボア４に対して完全に開口する。また、掃気通路４９は、シリンダブロック２に形成した掃気孔５１に蓋部材５０をシリンダブロック２の外側から挿入することにより形成される。なお、図４、図１０に示すように、第２貫通孔３０、案内リブ４６、放熱リブ４７、ピストンピンボス４５、掃気通路４９、第１掃気開口１７、および、第２掃気開口４８は、シリンダボア４の軸線６方向視において、シリンダボア４の軸線６を通りクランク軸と略垂直な線３６と略対称にそれぞれ一対設けられる。また、図１０に示すように、ピストン５の内部において、ピストン５の側壁２８からクランク軸１４の軸方向に突出する、案内リブ４６、放熱リブ４７、および、ピストンピンボス４５の端部５２は、シリンダボア４の軸線６を通りクランク軸と略垂直な線３６と略平行に形成される。そして、ピストン５の内部に一対、対向して設けられる案内リブ４６、放熱リブ４７、ピストンピンボス４５のそれぞれの端部５２は離間し、離間した端部５２の間に形成される空間内の一部にコンロッド１３が配置される。

このように構成されたエンジン１によれば、ピストン５が上死点に向かって上昇していくと、図１１に示すように、シリンダボア４の第１吸気開口１６が開口してクランク室１１（図２参照）と連通し始めると同時に、ピストン５の第１貫通孔２９とシリンダボア４の第２吸気開口３７とが連通し始め、吸気行程が開始される。吸気行程においては、図２、図３に示すように、矢印Ａ１で示すように空気がキャブレター２５に流入し、混合気通路３１の絞り部３４を通過する際に燃料が混合された混合気となり、混合気は矢印Ｇ２で示すようにキャブレター２５の混合気通路３１をキャブレター側インシュレータ２７に向かって流れる。なお、第１吸気開口１６の連通するタイミングはピストン５の下端（クランク室１１側の端部）の位置により定まり、第２吸気開口３７の連通するタイミングはピストン５の第１貫通孔２９の上端（燃焼室１０側の端部）の位置により定めることができ、好適には、第２吸気開口３７の連通するタイミングを、第１吸気開口１６が連通するタイミングと同時か僅かに遅くなるように設定するとよい。

図３に示すように、キャブレター側インシュレータ２７に流入した混合気は絞り部３３で流速が高められる。このため、混合気内の粒状燃料の慣性力が高まり、第１インシュレータ側吸気通路２３の分岐開口３３において、第１インシュレータ側吸気通路２３の中央を流れる粒状燃料を多く含む燃料濃度の高い混合気は矢印Ｇ３で示すように第１インシュレータ側吸気通路２３を直進する。そして、第１インシュレータ側吸気通路２３を流れる混合気は、図２に示すように、シリンダブロック側インシュレータ２６の第１インシュレータ側吸気通路２３から、シリンダブロック２の第１吸気通路１９、シリンダボア４の第１吸気開口１６を経てクランク室１１内に流入する。一方、第１インシュレータ側吸気通路２３の上部壁面周辺を流れる粒状燃料の少ない燃料濃度の低い混合気は、分岐開口３３から矢印Ｇ４で示すように第２インシュレータ側吸気通路２４内に流入する。そして、図４に示すように、シリンダブロック側インシュレータ２６の第２インシュレータ側吸気通路２４に流入した混合気は仕切り部３５により図４の上下に別れてシリンダブロック２の２つの第２吸気通路２０に流入する。そして、第２吸気通路２０を流れる混合気は、第２吸気開口３７からピストン５の第１貫通孔２９を通ってピストン５の内部に流入する。ピストン５の内部に流入した混合気は、図７、図８に矢印Ｇ４で示すように、案内リブ４６によりピストン５内の上方に向かって導かれ、放熱リブ４７によりピストンボス４５を超えた混合気が下方に流れることが抑えられるので、混合気はピストン５内の上部に留まる。

その後、上死点を越えたピストン５が下死点に向かい、下死点に近づくと、ピストン５の上端面がシリンダボア４に形成された排気開口７および第２掃気開口４８の上端より下降して、排気開口７および第２掃気開口４８がシリンダボア４と連通し始め、掃気工程が開始される。そして、この時、ピストン５の側壁を貫通する第２貫通孔３０はシリンダボア４に形成された第１掃気開口１７と連通し始める。掃気工程では、図９に示すように、ピストン５が下降することでクランク室１１内の圧力が上昇する。そして、圧縮されたクランク室１１内の第１吸気開口１６から流入した燃料濃度の濃い混合気は、矢印Ｇ５に示すように、ピストン５内部を通り、ピストン５内部の上方に留まっている第２吸気開口４８から流入した燃料濃度の薄い混合気を第２貫通孔３０、第１掃気開口１７、掃気通路４９を通って、第２掃気開口４８からシリンダボア４内に矢印Ｇ６で示すように押し出す。そして、燃料濃度の薄い混合気がシリンダボア４内に流入した後、燃料濃度の濃い混合気が同様にシリンダボア４内に流入する。先にシリンダボア４内に流入した燃料濃度の薄い混合気は、排気開口７に対向するシリンダボア４の内壁に沿って、点火プラグ９に向かって上昇する。その後、矢印Ｇ８に示すように、燃料濃度の薄い混合気は反転し、排気開口７側のシリンダボア４の内壁をクランク室１１が位置する方向に向かって下降し、シリンダボア４内の燃焼ガスを排気開口７から排出させた後、排気開口７から流出する。また、燃料濃度の濃い混合気は、矢印Ｇ７に示すように、燃料濃度の薄い混合気の後に続いて、シリンダボア４内に送り込まれる。そして、燃料濃度の薄い混合気と同様に、燃料濃度の濃い混合気は、排気開口７に対向するシリンダボア４の内壁に沿って、点火プラグ９に向かって上昇した後、反転して、排気開口７側のシリンダボア４の内壁を下降する。そして、下死点から再び上死点に向かって移動したピストン５により、排気開口７が閉じられ、シリンダボア４内に留まめられた燃料濃度の濃い混合気が圧縮された後に点火される。

第１インシュレータ側吸気通路２３の内壁に分岐開口３２を設けているので、第１インシュレータ側吸気通路２３を流れる矢印Ｇ３（図２、３、１２参照）で示す燃料濃度の濃い混合気に対して、矢印Ｇ４で示すように燃料濃度の薄い混合気を第２インシュレータ側吸気通路２４に導くことができる。そして、掃気行程では、第２インシュレータ側吸気通路２４を流れた燃料濃度の薄い混合気がピストン５の内部から第２貫通孔３０を通り、第１掃気開口１７から掃気通路４９、第２掃気開口４８を通って燃焼室１０内に供給された後に、第１インシュレータ側吸気通路２３を流れた燃料濃度の濃い混合気がクランク室１１内からピストン５の内部、第２貫通孔３０を通り、第１掃気開口１７から掃気通路４９、第２掃気開口４８を通ってシリンダボア４内、または燃焼室１０内に供給される。したがって、特殊なキャブレターを用いることなく、燃料濃度の薄い混合気を用いて燃焼ガスをシリンダボア４内から排出させることができる。このため、コストの増大を抑えることができると同時に、排気開口７より燃焼ガスと共にシリンダボア４から流出する未燃燃料の量を少なくすることができ、排出ガスに含まれる未燃焼燃料成分であるＨＣを低減、つまり、吹き抜けを抑制して、排出ガス特性の悪化を抑制することができる。また、燃料濃度の薄い混合気には濃度は低いが燃料が含まれているため、急加速時においてエンジン回転数の上昇に混合気の供給が追い付かなくなった場合でも、燃料室１０内部の燃料濃度が過小となることがなく、着火不良を起こしにくいので、良好な加速力を得ることができる。

さらに、ピストン５の側壁内側には、第１貫通孔２９の下死点側の端部近傍から排気開口７側に向かうとともに上死点側に向かって延びる案内リブ４６が形成されている。このため、第２インシュレータ側吸気通路２４から供給される燃料濃度の薄い混合気をピストン５の内部上方のピストン頂面近傍に導くことが可能となる。したがって、第２貫通孔３０が開口した場合に燃料濃度の薄い混合気を濃度の濃い混合気に先立って確実にシリンダボア４内に導くことが可能となり、吹き抜けを抑制して、排出ガス特性の悪化をより抑制することができる。さらに、燃料濃度は薄いものの、燃料を含む混合気を高温となるピストン５の上部に導くため、混合気がピストン５の内部を移動する際の燃料の気化によるピストン５の冷却および混合気の流動による対流熱伝達によるピストン５の冷却を行うことができ、ピストン５の温度上昇を抑えることができる。さらに、案内リブ４６を設けることにより、ピストン５の容積が増加してピストン５の熱容量が増加するので、ピストン５の温度上昇をより抑えることもできる。また、案内リブ４６を設けたことによりピストン５内部の容積が増加して、クランク室１１の容積が減少するため、掃気行程におけるクランク室１１の圧縮力、すなわち掃気のためのポンプ能力を向上させることができ、燃焼室に送り込む燃料濃度の薄い混合気および混合気の量を増加させることができ、高出力を得ることができる。さらに、燃料と潤滑油を混ぜた混合燃料を用いて混合気を生成する場合は、燃料濃度の薄い混合気にも潤滑油が含まれるため、ピストン５内部の潤滑性を向上させることができる。

また、ピストン５の内部には、ピストンピンボス４５から排気開口７側に向かってさらに延びる放熱リブ４７が設けられる。このため、案内リブ４６により導かれた燃料濃度の薄い混合気がピストンピンボス４５を越えた後に下方のクランク室１１に向かって流出することが抑制され、混合気がピストン５内部の上方により効果的に留めることができる。したがって、第２貫通孔３０が開口した場合に燃料濃度の薄い混合気を濃度の濃い混合気に先立って確実にシリンダボア４内に導くことをより確実にして、吹き抜けをより抑制し、排出ガス特性の悪化をより効果的に抑制することができる。さらに、混合気がピストン５の上部に留まるので、混合気が移動する際の燃料の気化によるピストン５の冷却および混合気の流動による対流熱伝達によるピストン５の冷却をより効果的に行うことができ、ピストン５の温度上昇をより抑えることができる。さらに、案内リブ４６に加えて放熱リブ４７を設けることにより、ピストン５の容積がさらに増加してピストン５の熱容量がさらに増加するので、ピストン５の温度上昇をより一層抑えることもできる。また、ピストン５内部の容積がより増加して、クランク室１１の容積がより減少するため、掃気行程におけるクランク室１１の圧縮力、すなわち掃気のためのポンプ能力をより向上させることができ、燃焼室に送り込む燃料濃度の薄い混合気および混合気の量をより増加させることができ、高出力を得ることができる。さらに、ピストン５においては、排気行程時に排気開口７付近に高温の燃焼ガスが高い流速で流動することから、排気開口７側の温度が上昇し易くなる。しかし、ピストン５の排気開口７側の熱は、図７、図８に矢印Ｈ１で示すように、放熱リブ４７からピストンピンボス４５および案内リブ４６に逃がすことが可能となり、ピストン５の排気口１０側の温度上昇を抑えることができる。さらに、燃料濃度の薄い混合気に含まれる燃料はピストン５の内部で放熱リブ４７、ピストンピンボス４５、案内リブ４６より伝達された熱によって気化が促進されており、より着火され易い状態となっており、これによってより一層加速力を向上することもできる。

さらに、第１インシュレータ側吸気通路２３には、分岐開口３２よりキャブレター２５側（上流側）に、キャブレター２５から第１吸気通路１９に向かう方向に断面積が減少する絞り部３３が設けられる。このため、絞り部３３において混合気の流速が高められ、絞り部３３を通過する混合気中の粒状燃料の慣性力をより高めることができる。そして、第１インシュレータ側吸気通路２３の分岐開口３３において、第１インシュレータ側吸気通路２３の中央を流れる粒状燃料を多く含む燃料濃度の高い混合気を矢印Ｇ３で示すように第１インシュレータ側吸気通路２３をより効果的に直進させることができる一方、第１インシュレータ側吸気通路２３の上部壁面周辺を流れる粒状燃料の少ない燃料濃度の低い混合気を分岐開口３３から矢印Ｇ４で示すように第２インシュレータ側吸気通路２４内に流入させることができる。したがって、掃気行程において、先にシリンダボア４内に導入される、第２インシュレータ側吸気通路２４を流れた燃料濃度の薄い混合気の燃料濃度をより低くすることが可能となり、排気開口７より燃焼ガスと共にシリンダボア４から流出する未燃燃料の量をより少なくすることができ、排出ガスに含まれる未燃焼燃料成分であるＨＣをより低減、つまり、吹き抜けをより抑制して、排出ガス特性の悪化をより抑制することができる。また、絞り部３３においては、常に通路の断面積をキャブレター２５の混合気通路３１の絞り部３４より大きくしてあるため、キャブレター２５の混合気通路３１の絞り部３４の流路抵抗に対して絞り部３３の流路抵抗は小さくなり、燃料濃度の薄い混合気および燃料濃度の濃い混合気の量を容易に確保することができる。

さらに、シリンダブロック２の第２吸気通路２０は直管状に延び、第２吸気通路２０を流れた燃料濃度の薄い混合気は図７に矢印Ｇ４で示すように、案内リブ１６によってピストン５内部をピストンスカート側からピストンヘッド側に一度曲げられるだけである。このため、燃料濃度の薄い混合気の流れの曲がりが少なく、燃料濃度の薄い混合気の流れの流路抵抗を減少させることができるので、燃料濃度の薄い混合気の量を増加させ易くなる。また、流路抵抗が少ない分、吸気行程の時間が短くなるエンジン回転数が高い領域においても、燃料濃度の薄い混合気の量を確保し易くなるため、エンジン回転数が高い領域においても混合気の吹抜けを防止する効果を得ることができる。さらに、流路抵抗が少ないことで、燃料濃度の薄い混合気の量を増加させることができ、第２掃気開口４８からシリンダボア４内に流入する燃料濃度の薄い混合気の量を十分確保することができる。したがって、排気口１０より燃焼室４から流出する燃料濃度の濃い混合気を少なくすることができ、排出ガスに含まれる未燃燃料の成分であるＨＣをより一層低減することができる。また、分岐開口３２における流速を高めると、その分だけ第１インシュレータ側吸気通路２３の分岐開口３２近傍の圧力が低くなる。そして、分岐開口３２から第２インシュレータ側吸気通路２４に導入できる燃料濃度の薄い混合気の量が少なくなり易いが、燃料濃度の薄い混合気の流れの流路抵抗を低減しているため、分岐開口３２における流速を高めても、燃料濃度の薄い混合気の量を容易に確保することができる。

また、インシュレータ２２は、シリンダブロック２側に位置するシリンダブロック側インシュレータ２６とキャブレター２５側に位置するキャブレター側インシュレータ２７の２部品で構成される。このため、分岐開口３２および第２インシュレータ側吸気通路２４を形成するための加工が容易になり、追加部品の必要も無く、製造コストを低減でき、インシュレータの大型化を防止することができる。さらに、インシュレータ２２を２部品構成としたことで金型鋳造でも容易に製造できるので、量産性が向上するという点からも製造コストを低減することがきる。さらに、金型鋳造によって第１インシュレータ側吸気通路２３と第２インシュレータ側吸気通路２４を形成する場合でも、複雑なアンダーカットが必要なく、製造コストを低減することができる。

さらに、シリンダブロック側インシュレータ２６は、キャブレター側インシュレータ２７に向かって延びる隔壁４３を備える。このため、インシュレータ２２に第１インシュレータ側吸気通路２３と第２インシュレータ側吸気通路２４とを隔てるとともに分岐開口３２を形成することが容易に行うことができ、製造コストを低減することができる。加えて、キャブレター側インシュレータ２７は、隔壁４３の端部が係合する溝部４４を有するので、隔壁４３と溝部４４とによってラビリンス構造を形成して、第１インシュレータ側吸気通路２３から第２インシュレータ側吸気通路２４に燃料濃度の濃い混合気が漏れ出すのを防止することができる。したがって、燃料濃度の濃い混合気の漏れ出しによる燃料濃度の薄い混合気の燃料濃度の増加を防止して、排出ガスに含まれる未燃燃料の成分であるＨＣの増加を抑えることができる。

ピストン５の第２貫通孔３０がピストン５の頂部側（上方）に設けられるため、シリンダボア４に開口する第１掃気開口１７をシリンダボア４の点火プラグ９が設けられた上方に設けることが可能となる。このため、掃気通路４９を短くすることが可能となり、掃気通路４９を形成することによるシリンダブロック２の寸法の増大を抑制することが可能となり、エンジンの小型化が可能となる。さらに、掃気通路４９を短くすることができるので、掃気通路４９とピストン５の内部を含むクランク室１１の容積を小さくすることができ、掃気行程におけるクランク室１１の圧縮力を高め、掃気のためのポンプ能力を向上させることができる。したがって、シリンダボア４（燃焼室１０）に送り込む燃料濃度の薄い混合気および燃料濃度の濃い混合気の量を増加させることができ、高出力を得ることができる。

なお、上述の実施形態ではインシュレータ２２は２つの部品から成っているが、少なくともシリンダブロック２側とキャブレター２５側とに分けられる２つの部品があるならば、さらに部品を追加してもよい。また、上述の放熱リブ４７はピストン５の内部の排気開口７側の側壁からピストンピンボス４５に延在している。しかし、放熱リブをピストン５の頂面の裏側である上壁の排気口側からピストンピンボス４５に延在する構成であってもよく、この場合であっても、高温となる排気開口７および燃焼室１１に面するピストン５の熱を放熱リブによりピストンピンボス４５側に伝えて、ピストン５の局所的な温度上昇を抑制することができる。また、本実施例では掃気通路４９はシリンダブロック２と蓋部材５０によって構成されるが、シリンダブロック２のみで構成しても良く、ピストン５の側面とシリンダボア４との間に構成しても良い。また、上述の実施形態ではピストン５の側壁２８にはピストンの外側とピストンの内部空間を連通させる第１貫通孔２９及び第２貫通孔３０として穴が形成されるものとしたが、例えば切り欠き等によって形成されていてもよい。この場合であってもピストン５の側壁２８の内外を貫通する通路とすることが可能である。また、上述の実施形態では掃気開口はシリンダボア４を挟んで一対が形成される構成としたが、二対又はそれ以上であっても良い。尚、その場合、ピストン５の側壁２８に形成される第２貫通孔３０に相当する通路も掃気開口の数に応じて二対又はそれ以上形成されても良い。さらに、上述の実施形態では、第１インシュレータ側吸気通路２３と第２インシュレータ側吸気通路２４とはいずれもインシュレータ２２に設けられる構成であったが、例えばシリンダブロック２に第１インシュレータ側吸気通路２３と第２インシュレータ側吸気通路２４に対応する通路を第１吸気通路１９および第２吸気通路２０と一体に形成してもよく、シリンダブロック２に取付けられるカバーにより形成されていてもよい。

また、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものでは無く、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本発明に係るエンジンは、刈払機１００１以外に、チェンソーやヘッジトリマ等に適用することもできる。

１ エンジン
２ シリンダブロック
３ クランクケース
４ シリンダボア
５ ピストン
７ 排気開口
１１ クランク室
１４ クランク軸
１６ 第１吸気開口
１７ 第１掃気開口
１８ 排気通路
１９ 第１吸気通路
２０ 第２吸気通路
２２ インシュレータ
２３ 第１インシュレータ側吸気通路
２４ 第２インシュレータ側吸気通路
２５ キャブレター
２６ シリンダブロック側インシュレータ
２７ キャブレター側インシュレータ
２９ 第１貫通孔
３０ 第２貫通孔
３２ 分岐開口
３３ 絞り部
３７ 第２吸気開口
４３ 隔壁
４４ 溝部
４５ ピストンピンボス
４６ 案内リブ
４７ 放熱リブ
４８ 第２掃気開口
４９ 掃気通路

Claims (11)

1. 第１吸気開口と、第２吸気開口と、第１掃気開口と、前記第１掃気開口より上死点側に位置する第２掃気開口と、排気開口とが内周壁に設けられるシリンダボアと、
   前記シリンダボアに往復動可能に収容され、側壁の内外を連通する第１連通部と第２連通部とを有するピストンと、
   一方の端部が前記第１吸気開口に接続し、他方の端部がキャブレターに接続する第１吸気通路と、
   一方の端部が前記第２吸気開口に接続し、他方の端部が前記第１吸気通路に接続する第２吸気通路と、
   前記第１掃気開口と前記第２掃気開口とを接続する掃気通路と、
   前記排気開口に接続する排気通路と、を備え、
   前記ピストンが下死点近傍に位置する場合に、前記第１掃気開口と前記第２連通部とが連通し、
   前記ピストンが上死点近傍に位置する場合に、前記第１吸気開口がクランクケース内に形成されるクランク室に前記シリンダボアを介して連通するとともに、前記第２吸気開口と前記第１連通部とが連通し、
   前記第１吸気通路は、前記キャブレターから前記第１吸気開口に向かう方向に断面積が減少する絞り部を有し、
   前記第１吸気通路と前記第２吸気通路との接続部は、前記第１吸気通路の前記絞り部より前記第１吸気開口側に設けられる、
   ことを特徴とする２サイクルエンジン。
2. 前記シリンダボアの軸方向視において、前記第２吸気開口は、前記シリンダボアを挟んで、前記排気開口と略対向するように配置され、
   前記ピストンは、前記ピストンの側壁内側に、前記シリンダボアの軸方向視において、前記第１連通部の下死点側の端部近傍から前記排気開口側に向かうとともに、前記シリンダボアの軸方向において、前記第１連通部の下死点側の端部近傍から上死点側に向かって延びる、第１のリブを有する、
   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。
3. 前記ピストンは、ピストンピンボスに接続するとともに、前記ピストンピンボスから前記排気開口側に向かって延びる、第２のリブをさらに有する、
   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。
4. 前記第２吸気通路は、直管状に延びる、
   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。
5. 前記第１吸気通路と、前記第２吸気通路とを構成するインシュレータを備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の２サイクルエンジン。
6. 前記インシュレータは、シリンダブロック側に位置するシリンダブロック側インシュレータ部と前記キャブレター側に位置するキャブレター側インシュレータ部の少なくとも２部品で構成される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の２サイクルエンジン。
7. 前記シリンダブロック側インシュレータ部は、前記キャブレター側インシュレータ部に向かって延び、前記第１吸気通路と前記第２吸気通路とを隔てる隔壁を備える、
   ことを特徴とする請求項６に記載の２サイクルエンジン。
8. 前記キャブレター側インシュレータ部は、前記キャブレター側インシュレータ部に形成された前記第１吸気通路と前記第２吸気通路との間に前記第１吸気通路の流路方向に沿って延びる溝部を有し、
   前記隔壁は、前記溝部に係合する、
   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。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の２サイクルエンジンを備えるエンジン作業機。
10. 第１吸気開口と、第２吸気開口と、第１掃気開口と、前記第１掃気開口より上死点側に位置する第２掃気開口と、排気開口とが内周壁に設けられるシリンダボアと、
    前記シリンダボアに往復動可能に収容され、側壁の内外を連通する第１連通部と第２連通部とを有するピストンと、
    一方の端部が前記第１吸気開口に接続し、他方の端部がキャブレターに接続する第１吸気通路と、
    一方の端部が前記第２吸気開口に接続し、他方の端部が前記第１吸気通路に接続する第２吸気通路と、
    前記第１掃気開口と前記第２掃気開口とを接続する掃気通路と、
    前記排気開口に接続する排気通路と、を備え、
    前記ピストンが下死点近傍に位置する場合に、前記第１掃気開口と前記第２連通部とが連通し、
    前記ピストンが上死点近傍に位置する場合に、前記第１吸気開口がクランクケース内に形成されるクランク室に前記シリンダボアを介して連通するとともに、前記第２吸気開口と前記第１連通部とが連通し、
    前記第１吸気通路と、前記第２吸気通路とを構成するインシュレータを備え、
    前記インシュレータは、シリンダブロック側に位置するシリンダブロック側インシュレータ部と前記キャブレター側に位置するキャブレター側インシュレータ部の少なくとも２部品で構成され、
    前記シリンダブロック側インシュレータ部は、前記キャブレター側インシュレータ部に向かって延び、前記第１吸気通路と前記第２吸気通路とを隔てる隔壁を備える、
    ことを特徴とする２サイクルエンジン。
11. 吸気開口と、掃気開口と、排気開口とが内周壁に設けられるシリンダボアと、
    前記シリンダボアに往復動可能に収容され、前記吸気開口と前記掃気開口とを開閉するピストンと、
    一方の端部が前記吸気開口に接続し、他方の端部がキャブレターに接続する第１吸気通路と、
    一方の端部がシリンダブロックに接続し、他方の端部が前記第１吸気通路に接続する第２吸気通路と、
    前記掃気開口に接続する掃気通路と、
    前記排気開口に接続する排気通路と、を備え、
    前記ピストンが下死点近傍に位置する場合に、前記掃気開口と前記排気開口とが、前記シリンダブロック内に形成される燃焼室に連通するとともに、クランクケース内に形成されるクランク室内の混合気が前記掃気通路を介して燃焼室に流入し、
    前記ピストンが上死点近傍に位置する場合に、前記第１吸気通路が前記クランク室に前記シリンダボアを介して連通するとともに、前記第２吸気通路が前記クランク室から前記掃気開口までの流路と連通し、
    前記第１吸気通路は、前記キャブレターから前記吸気開口に向かう方向に断面積が減少する絞り部を有し、
    前記第１吸気通路と前記第２吸気通路との接続部は、前記第１吸気通路の前記絞り部より前記吸気開口側に設けられる、
    ことを特徴とする２サイクルエンジン。

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