JP5928702B2 - 掃気通路を有する内燃エンジン用シリンダを形成する方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃エンジン用シリンダを形成する方法に係わり、さらに詳細には、掃気通路を有する内燃エンジン用シリンダを形成する方法に関する。

２サイクル内燃エンジン用シリンダは、掃気通路を有しており、ピストン下方のクランク室で予圧縮した混合気を、前記掃気通路を通して前記ピストン上方のシリンダ室に吹き出させることにより、燃焼ガスの掃気が行われる。詳細には、ピストンの上昇行程により、吸気口から前記ピストン下方の前記クランク室に混合気を吸入し、前記混合気を前記ピストンの下降行程により予圧縮し、さらに、前記予圧縮された混合気を、前記掃気通路を通して掃気ポートから前記ピストン上方のシリンダ室に吹き出させることにより、燃焼ガスの排出を行うようになっている。

前記掃気ポートにおける流れの乱れを防止するために、前記掃気ポートを放電加工する技術が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開平１１−３２４７９０号公報 特開２００３−８３１５８号公報

内燃エンジンの排出ガス規制のため、内燃エンジンの低エミッション化が求められている。前記掃気通路を有する２サイクルエンジンの場合、細い前記掃気通路（断面積が小さい前記掃気通路）が低エミッション化に有効であると考えられている。

しかしながら、細い前記掃気通路を形成した後の前記掃気ポートの放電加工において、放電加工電極の大きさを細い前記掃気通路との干渉を回避するように小さくする必要がある。そのため、加工時間が長くなり、前記放電加工電極の消耗も早くなる。場合によっては、放電加工が不可能な場合もある。

また、細い前記掃気通路を有する前記シリンダを成型する金型において、前記排気通路を形成するための中子又は突起が細長くなり、金型部分の早期摩耗、破損、成型時のかじりのおそれがある。

その結果、細い前記掃気通路を有する前記シリンダの大量生産は不可能である。

そこで本発明は、大量生産が可能である、細い前記掃気通路を有する前記シリンダを形成する方法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、掃気通路を有する内燃エンジン用シリンダを形成する本発明による方法は、ピストンが挿入されるシリンダボアを構成する内面、取付け面、及び前記取付け面から前記シリンダボアの前記内面に沿って延びる細長い掃気通路用孔を有するシリンダ本体を金型鋳造成形する段階と、前記シリンダボアと前記掃気通路用孔を連通させる掃気ポートを形成する段階と、放電加工電極を用いて、前記掃気ポートを放電加工する段階と、を有し、前記掃気通路用孔は、前記掃気ポートを放電加工するときの前記放電加工電極の進入領域端を受入れる断面輪郭を有し、さらに、前記放電加工電極の進入領域端に干渉する位置に配置される細長い挿入ピースを、前記掃気通路用孔に挿入して、前記掃気通路用孔のうちの前記シリンダボアに近い方の内方面と前記挿入ピースとの間に細長い掃気通路を形成する段階を有することを特徴としている。

従来技術において、細い前記掃気通路を形成した後の前記掃気ポートの放電加工において前記放電加工電極の大きさが制限されることに鑑み、上記のように構成された方法では、前記シリンダに前記掃気通路を形成するのではなく、前記シリンダに前記掃気通路用孔を形成する。前記掃気通路用孔は、前記放電加工電極の進入領域端を受入れる断面輪郭を有しているので、前記放電加工電極の大きさを制限する必要はない。また、本発明による方法では、前記放電加工電極の進入領域端に干渉する位置に配置される細長い挿入ピースを、前記掃気通路用孔に挿入して、前記掃気通路用孔のうちの前記シリンダボアに近い方の内方面と前記挿入ピースとの間に細長い掃気通路を形成する。かくして、前記シリンダを成型する金型において、前記排気通路孔を形成するための中子又は突起は、細い前記掃気通路を形成するための中子又は突起よりも太くなり、金型成形が容易になる。その結果、前記シリンダの大量生産が可能になる。

本発明による上記方法において、好ましくは、前記掃気通路の断面輪郭は三角形状を有する。

前記内方面と前記挿入ピースとの間に前記掃気通路が形成されるときに前記掃気通路の断面輪郭が三角形状を有する場合、前記挿入ピースが前記掃気通路用孔の、前記内方面に近づき、小さい前記放電加工電極であっても、前記挿入ピースとの干渉が起こりやすい。したがって、本発明による方法は、前記掃気通路の断面輪郭が三角形状を有する場合に特に有利である。

以上説明したように、本発明による方法によれば、細い掃気通路を有するシリンダの大量生産を可能にする。

シリンダの縦断面図である。 図１のシリンダの断面図である。 図１のシリンダの分解斜視図である。 放電加工電極を追加した図２と同様の図である。 放電加工電極の進入領域端を示す図４の線Ｖ−Ｖにおける部分的な断面図である。

以下、図面を参照して、本発明による方法によって形成されるシリンダの実施形態を説明する。図１は、本発明による方法によって形成されたシリンダの縦断面図であり、図２は、図１のシリンダの断面図である。なお、図１の縦断面図は、図２の線Ｉ−Ｉにおけるものである。図３は、図１のシリンダの分解斜視図である。

図１に示すように、シリンダ１は、クランクケース２に取付けられるシリンダ本体４を有している。シリンダ本体４は、軸線方向Ａに往復動するピストン（図示せず）が挿入されるシリンダボア６を構成する円筒形の内面８と、クランクケース２に取付けられる取付け面１０を有している。シリンダボア６は、前記クランクケース２に開口している。また、シリンダ本体４は、取付け面１０からシリンダボア６の内面８に沿って軸線方向Ａに延びる細長い掃気通路用孔１２を有している。掃気通路用孔１２は、掃気ポート１４を介して前記シリンダボア６と連通している。本実施形態では、前記掃気通路用孔１２は、２つ設けられ、前記掃気通路用孔１２の各々に、２つの前記掃気ポート１４が形成されている。前記シリンダボア６の前記内面８には、図示していないが、燃料と空気の混合気が流入する吸気ポート（図示せず）及び燃焼ガスを排出する排気ポート（図示せず）が設けられている。

前記掃気通路用孔１２の断面は、軸線方向Ａに略一定である。掃気通路用孔１２は、シリンダボア６に近い方の内方面１２ａと、それから遠い方の外方面１２ｂを有している。前記掃気通路用孔１２には、前記掃気通路用孔１２の断面を小さくする挿入ピース１６が、前記掃気通路用孔１２全長にわたって且つ前記外方面１２ｂに沿って挿入されている。前記掃気通路用孔１２の各々は、前記内方面１２ａから延びる仕切り壁１２ｃを有し、前記挿入ピース１６を前記掃気通路用孔１２に挿入することにより、２つの掃気通路１８が形成されている。

次に、前記シリンダ１の形成方法を説明する。

前記シリンダボア６及び細長い前記掃気通路用孔１２を有する前記シリンダ本体４を金型鋳造成形する。前記シリンダ本体の４の材質は、例えば、アルミニウム合金、鋳鉄である。また、金型鋳造成形は、ダイカスト成形であってもよいし、グラビティ成形であってもよい。前記掃気通路用孔１２は、それに対応する部分に中子を配置することによって形成される。鋳造成形後に前記中子を折らずに引抜くために、前記中子（前記掃気通路用孔１２）の断面寸法は、例えば、前記軸線方向Ａの長さが６５〜４０ｍｍの場合、５ｍｍ×１０ｍｍ以上必要である。

また、前記シリンダボア６と前記掃気通路用孔１２を連通させる前記掃気ポート１４を形成する。前記掃気ポート１４は、中子を使用して金型鋳造成形時に形成されてもよいし、金型鋳造成形後に、機械加工等によって形成されてもよい。

次いで、図４及び図５に示すように、放電加工電極２０を用いて、前記掃気ポート１４を放電加工する。この放電加工は、前記掃気ポート１４を通る流れを乱さないようにするために、前記掃気ポート１４の縁を加工するためのものである。前記放電加工電極２０は、電気銅、グラファイト、銀タングステン等で作られるのが好ましい。前記放電加工電極２０は、高周波パルス状の放電電流を発生させて生じる放電痕の累積によって前記掃気ポート１４を加工するので、放電加工中、自らも摩耗する。そのため、前記放電加工電極２０は、交換可能であり、また、前記掃気ポート１４の精度を確保するために、ある程度以上の長さを有することが有利である。例えば、前記掃気ポート１４からの前記放電加工電極の突き出し量は４ｍｍ以上であることが好ましい。

具体的には、前記放電加工電極２０を、数値制御により３次元的に移動させ、前記掃気ポート１４のうちの１つに進入させる。前記掃気通路用孔１２は、所定の長さを有する前記放電加工電極２０が前記掃気ポート１４に進入したときの進入領域端２２を受入れる断面輪郭を有している。

次いで、前記挿入ピース１６を、前記掃気通路用孔１２に挿入して、前記掃気通路用孔１２の内方面１２ａと前記挿入ピース１６との間に細長い掃気通路１８を形成する。本実施形態では、１つの掃気通路用孔１２に１つの前記挿入ピース１６を挿入することにより、２つの前記掃気通路１８が形成される。前記掃気通路１８の断面輪郭は三角形状であることが好ましい。前記挿入ピース１６は、前記シリンダ本体４と前記クランクケース２との間，及び／又は、前記シリンダ本体４とクランクケースに組み込まれたベアリング，オイルシール，ガスケット（図示省略）との間に挟まれることにより支持されることが好ましい。

仮に、前記挿入ピース１６を前記掃気通路用孔１２に挿入してから、前記放電加工電極２０を前記進入領域端２２まで進入させると、前記放電加工電極２０が前記挿入ピース１６に干渉する領域２４が生じ得る。すなわち、仮に、従来技術のように細い掃気通路を形成して、前記放電加工電極２０を前記進入領域端まで進入させることを考えると、前記放電加工電極２０が細い前記掃気通路を越えて進入し、細い前記掃気通路に孔があいてしまう。それにより、細い前記掃気通路を通る混合気の流れに乱れが生じ、また、前記放電加工電極２０を損傷させるおそれがある。なお、図４は、前記挿入ピース１６を前記掃気通路用孔１２に挿入した状態の図に、前記進入領域端２２を示す一点鎖線を追加して、前記干渉領域２４を示したものである。また図５は、前記挿入ピース１６を前記掃気通路用孔１２に挿入していない状態で、前記放電加工電極２０を前記進入領域端２２まで進入させ、前記干渉領域２４の境界を一点鎖線で示したものである。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

上記実施形態では、前記掃気通路用孔１２の断面輪郭は、軸線方向Ａに一定であったが、前記掃気通路用孔１２の断面輪郭は、金型鋳造成形可能であれば任意であり、例えば、取付け面１０から細くなるように延びていてもよい。

また、前記挿入ピース１６を挿入することによって形成される前記掃気通路１８の形状は任意である。例えば、前記挿入ピース１６の中間部の断面を両端部よりも大きくして、前記掃気通路１８にくびれ部を設けてもよい。また、前記掃気通路１８の、取付け面１０におけるポート数と、前記掃気ポート１４の数を変えてもよい。

１ シリンダ
２ クランクケース
４ シリンダ本体
６ シリンダボア
８ 内面
１０ 取付け面
１２ 掃気通路用孔
１２ａ 内方面
１２ｂ 外方面
１４ 掃気ポート
１６ 挿入ピース
１８ 掃気通路
２０ 放電加工電極
２２ 進入領域端
２４ 干渉領域

Claims (2)

1. 掃気通路（１８）を有する内燃エンジン用シリンダ（１）を形成する方法であって、
   ピストンが挿入されるシリンダボア（６）を構成する内面（８）、取付け面（１０）、及び前記取付け面（１０）から前記シリンダボア（６）の前記内面（８）に沿って延びる細長い掃気通路用孔（１２）を有するシリンダ本体（４）を金型鋳造成形する段階と、
   前記金型鋳造成形する段階の時に又は前記金型鋳造成形する段階の後に、前記シリンダボア（６）と前記掃気通路用孔（１２）を連通させる掃気ポート（１４）を形成する段階と、
   放電加工電極（２０）を用いて、前記掃気ポート（１４）を放電加工する段階と、を有し、
   前記掃気通路用孔（１２）は、前記掃気ポート（１４）を放電加工するときの前記放電加工電極（２０）の進入領域端（２２）を受入れる断面輪郭を有し、
   さらに、前記放電加工電極（２０）の進入領域端（２２）に干渉する位置に配置される細長い挿入ピース（１６）を、前記掃気通路用孔（１２）に挿入して、前記掃気通路用孔（１２）のうちの前記シリンダボア（６）に近い方の内方面（１２ａ）と前記挿入ピース（１６）との間に細長い掃気通路（１８）を形成する段階を有することを特徴とする方法。
2. 前記掃気通路（１８）の断面輪郭は三角形状を有する、請求項１に記載の方法。

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