JP6265791B2 - ユニフロー２ストロークエンジン - Google Patents

Description

本発明は、ユニフロー２ストロークエンジンに関する。

シリンダの上端部に設けられた排気ポートと、シリンダの下部側壁部に設けられた掃気ポートとを有するユニフロー２ストロークエンジンが公知である。掃気ポートは、シリンダ内を往復動するピストンによって開閉される。このエンジンでは、ピストンが下降すると、クランク室内の混合気が圧縮されると共に掃気ポートが開かれ、クランク室内の混合気が掃気ポートを通過してシリンダ内に流入する。同時に、排気ポートが開かれることによって、シリンダ内の排気ガス（既燃焼ガス）は流入する混合気によって排気ポートから押し出される。このとき、シリンダに流入する混合気の層と排気ガスの層とが混ざり合わず、境界が明確であれば、排気ガスのみを排気ポートから排出することが可能である。しかしながら、混合気の一部は、排気ガスと混ざり合い、或いは排気ガスよりも速い速度を有することによって、排気ガスと共に排気ポートから外部に排出される、いわゆる吹き抜けが発生する。混合気の吹き抜けは、燃費や環境汚染の観点から好ましくない。

このような問題に対して、掃気ポートの経路上に混合気の分離装置を設けたエンジンがある（例えば、特許文献１）。このエンジンでは、混合気は遠心分離式の分離装置を通過することによって燃料がリッチな流れと、燃料がリーンな流れとに分離され、それぞれ異なる通路を通過してシリンダに供給される。そのため、燃料がリーンな混合気を使用して掃気を行うことで、排気ポートから排出される燃料の濃度を低下させることができる。

特許第５０３９７９０号公報

しかしながら、特許文献１に係るエンジンは、排気ガスの層及び混合気の層の境界を明確にするものではないため、排気ポートから排出される混合気の燃料濃度を低下させることができるものの、混合気が外部に排出されることには変わりがない。また、遠心分離装置で分離された燃料がリッチな流れと、リーンな流れとをシリンダに供給するタイミングを制御しなければならず制御が複雑である。

本発明は、以上の背景を鑑み、ユニフロー２ストロークエンジンにおいて、簡素な構成で吸気の吹き抜けを抑制することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ユニフロー２ストロークエンジン（Ｅ）であって、ピストン（２３）が往復動可能に受容されたシリンダ（２２）と、前記シリンダの上端部に設けられた排気ポート（３１）と、前記シリンダの下部側壁部に設けられ、前記ピストンによって開閉される掃気ポート（５６）とを有し、前記掃気ポートの前記シリンダに開口する下流側部分（５６Ｂ）は、当該掃気ポートから前記シリンダ内に流入するガス流に下向きの速度成分を与えるガイド手段（５６Ｃ、５６Ｄ）を有することを特徴とする。

この構成によれば、掃気ポートからシリンダ内に流入するガス流は、高い速度を有する初期に排気ポートと相反する側に流れ、ピストンの頂部やシリンダの内壁と衝突することによって速度が低下した後に排気ポート側に向きを変えるため、シリンダ内の排気ガスとの混合が抑制されると共に、排気ガスよりも先に排気ポートに到達することが抑制される。これにより、シリンダ内における排気ガスの層と掃気ポートから供給されるガスの層との境界が明確になり、排気ガスの排出を一層確実に行うことができると共に、掃気ポートから供給されるガスの排気ポートからの流出を一層確実に抑制することができる。

また、上記の発明において、前記ガイド手段は、前記掃気ポートの上部を形成する上壁面（５６Ｃ）であり、下流側に進むにつれて下方に進むように傾斜するとよい。

この構成によれば、掃気ポートを通過するガス流は上壁面にガイドされて下流側かつ下方に流れるため、シリンダ内に流入するときに下向きの速度成分を有するようになる。

また、上記の発明において、前記上壁面は、前記掃気ポートの前記シリンダへの開口端（５５）の上縁（５５Ａ）に滑らかに連続するとよい。

この構成によれば、ガス流をガイドする上壁面が開口端の上縁に滑らかに連続するため、下方に向けてガイドされるガス流はシリンダ内まで円滑に流れることができる。

また、上記の発明において、前記ガイド手段は、前記掃気ポートの下部を形成する下壁面（５６Ｄ）であり、下流側に進むにつれて下方に進むように傾斜するとよい。

この構成によれば、掃気ポートを通過するガス流は下壁面にガイドされて下流側かつ下方に流れるため、シリンダ内に流入するときに下向きの速度成分を有するようになる。

また、上記の発明において、前記下壁面は、前記掃気ポートの前記シリンダへの開口端（５５）の下縁（５５Ｂ）に滑らかに連続するとよい。

この構成によれば、ガス流をガイドする下壁面が開口端の下縁に滑らかに連続するため、下方に向けてガイドされるガス流はシリンダ内まで円滑に流れることができる。

また、上記の発明において、前記掃気ポートは、クランク室から前記シリンダの径方向外方を上方に延びる上流側部分（５６Ａ）を有し、前記上流側部分の上端部は、前記掃気ポートの前記シリンダへの開口端（５５）の上縁（５５Ａ）よりも上方に配置されるとよい。

この構成によれば、掃気ポートの下流側部分は、下流側（シリンダ側）に進むにつれて下方に進むように傾斜するため、掃気ポートからシリンダに供給されるガス流に下向きの速度成分を与え易くなる。

また、上記の発明において、前記掃気ポートの下流側部分は、前記シリンダの径方向外方を周方向に延在するとよい。

この構成によれば、エンジンの大型化を招くことなく、掃気ポートの下流側部分の長さを確保することができる。下流側部分の長さを確保することによって、ガイド手段の流れ方向における長さを確保することができ、掃気ポートを流れるガス流にガイド手段が一層確実に下向きの速度成分を与えることができる。また、掃気ポートからシリンダに供給されるガス流は、周方向の速度成分を有し、スワール流になる。ガス流がシリンダ内でスワール流を形成することによって、ガス流はシリンダの下部から排気ガスの層を上方に押し出すように充填される。これにより、掃気ポートから排気ポートに直線状に向うガス流が抑制され、排気ガスの層と掃気ポートから供給されるガス流の層との混合が抑制されると共に、排気ガスが排出される前に掃気ポートから供給されるガス流が排気ポートに到達する現象が抑制される。

以上の構成によれば、ユニフロー２ストロークエンジンにおいて、簡素な構成で吸気の吹き抜けを抑制することができる。

実施形態に係るエンジンの縦断面図 図１のII-II断面図 図１のIII-III断面図 シリンダ軸線Ａを中心とした周方向を展開して示す掃気ポートの模式図 図３のV-V断面図 変形実施形態に係るエンジンの要部を拡大して示す縦断面図 変形実施形態に係るエンジンの要部を拡大して示す縦断面図 変形実施形態に係るエンジンの要部を拡大して示す縦断面図

以下、図面を参照して、本発明を単気筒のユニフロー２ストロークエンジン（以下、エンジンＥという）に適用した実施形態について詳細に説明する。

（エンジンの概略構成）
図１および図２に示すように、エンジンＥの機関本体１は、内部にクランク室２Ａを画成するクランクケース２と、クランクケース２の上部に接合されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に接合されたシリンダヘッド４と、シリンダヘッド４の上部に接合され、シリンダヘッド４との間に上部動弁室６を画成するヘッドカバー５とを有する。

クランクケース２は、図２に示すように、上下に延びる面（シリンダ軸線Ａを通る面）で左右に分割された一対のクランクケース半体によって構成される。左右のクランクケース半体は、ボルトによって互いに締結され、両半体間にクランク室２Ａを形成する。クランクケース２の左右の側壁２Ｂ、２Ｃには、軸受７を介してクランクシャフト８が回転可能に支持される。

クランクシャフト８は、クランクケース２の側壁２Ｂ、２Ｃに支持される一対のジャーナル８Ａと、両ジャーナル８Ａ間に設けられた一対のウェブ８Ｂと、両ウェブ８Ｂによってジャーナル８Ａから偏心した位置に支持されたクランクピン８Ｃとを有する。

右側壁２Ｃの外面側にはエンドプレート１１が締結される。エンドプレート１１は、周縁部において右側壁２Ｃの外面に締結され、右側壁２Ｃとの間に下部動弁室１２を形成する。クランクシャフト８の左端部８Ｄは、クランクケース２の左側壁２Ｂを貫通して左方に延出する。クランクシャフト８の右端部８Ｅは、クランクケース２の右側壁２Ｃ及びエンドプレート１１を貫通して右方へと延出する。クランクシャフト８の左端部８Ｄが左側壁２Ｂを貫通する部分、及び右端部８Ｅがエンドプレート１１を貫通する部分には、クランク室２Ａの気密性を確保するためのシール部材１３がそれぞれ設けられる。

クランクケース２の上部には、上下に延び、上端がクランクケース２の上端面に開口すると共に、下端がクランク室２Ａに向けて開口する断面円形の第１スリーブ受容孔１６が形成される。

シリンダブロック３は、上下に延在し、下端面においてクランクケース２の上端面に接合される。シリンダブロック３には、上端面から下端面に上下に貫通する第２スリーブ受容孔１８が形成される。第２スリーブ受容孔１８は、上部が下部に対して段違いに拡径された円形断面の段付き孔であり、上部及び下部の境界部に上方を向く環状の肩面１８Ａを有する。第２スリーブ受容孔１８の下端開口は、シリンダブロック３の第１スリーブ受容孔１６の上端開口と同軸に対向し、互いに連通する。第１スリーブ受容孔１６及び第２スリーブ受容孔１８の下部の内径は等しく、連続した孔を形成する。

第１及び第２スリーブ受容孔１６、１８には、円筒状のシリンダスリーブ１９が圧入される。シリンダスリーブ１９は、外周部に径方向外方に突出する環状の凸部２１を有する。凸部２１が肩面１８Ａに当接することによって、シリンダスリーブ１９の第１及び第２スリーブ受容孔１６、１８に対する位置が定まる。シリンダスリーブ１９の下端は、第１スリーブ受容孔１６の下端開口から下方に突出し、クランク室２Ａの内部において突出端となっている。シリンダスリーブ１９の上端はシリンダブロック３の上端面と面一となる位置に配置され、シリンダブロック３に接合されるシリンダヘッド４の下端面に当接する。これにより、シリンダスリーブ１９は、肩面１８Ａとシリンダヘッド４の下面との間に挟持され、シリンダ軸線Ａ方向において位置が定まる。シリンダスリーブ１９の内孔は、シリンダ２２を形成する。

シリンダ２２には、往復動可能にピストン２３が受容される。ピストン２３は、クランクシャフト８と平行に延びるピストンピン２３Ａを有する。ピストンピン２３Ａには、軸受２４を介してコンロッド２６の小端部が回動可能に支持される。コンロッド２６の大端部は、軸受２５を介してクランクピン８Ｃに回動可能に支持される。ピストン２３とクランクシャフト８とがコンロッド２６によって連結されることによって、ピストン２３の往復動がクランクシャフト８の回転運動に変換される。

図１および図２に示すように、シリンダヘッド４の下端面におけるシリンダスリーブ１９に対応する位置には、半球状の燃焼室凹部２８が形成されている。燃焼室凹部２８は、ピストン２３の頂面との間に燃焼室２９を形成し、シリンダ２２の上端部となる。

シリンダヘッド４には、点火プラグ３０が燃焼室２９に臨むように設けられている。また、シリンダヘッド４には、排気ポート３１が燃焼室２９の頂部に開口するように形成されると共に、排気ポート３１を開閉するポペット型の排気弁３２が設けられている。排気弁３２は、そのステムエンドが上部動弁室６に配置され、バルブスプリング３３によって閉方向に付勢されている。排気弁３２は、動弁機構３４によって、クランクシャフト８の回転に同期して開閉駆動される。

図２に示すように、動弁機構３４は、クランクシャフト８の回転に応じて回転するカムシャフト４１と、カムシャフト４１によって進退駆動されるプッシュロッド４２と、プッシュロッド４２によって駆動され、排気弁３２を開方向に押すロッカアーム４３とを有する。カムシャフト４１は、下部動弁室１２にクランクシャフト８と平行に配置されている。カムシャフト４１は、一端がクランクケース２の右側壁２Ｃに回転可能に支持されると共に、他端がエンドプレート１１に回転可能に支持される。クランクシャフト８は、下部動弁室１２に位置する部分にクランクギヤ４５を有し、カムシャフト４１はクランクギヤ４５に噛み合うカムギヤ４６を有する。クランクギヤ４５とカムギヤ４６のギヤ比は１：１である。カムシャフト４１には、板カムであるカム４７が設けられている。

プッシュロッド４２は、両端が開口した管状のロッドケース５１に進退可能に収容されている。ロッドケース５１は、上下に延在し、下端がクランクケース２の右側壁２Ｃに接合されて下部動弁室１２に連通すると共に、上端がシリンダブロック３に接合されて上部動弁室６に連通する。プッシュロッド４２は、下端においてカムシャフト４１のカム４７に当接し、カムシャフト４１の回転に応じて進退する。プッシュロッド４２の下端にローラを設け、ローラにおいてカム４７に転接するようにしてもよい。

ロッカアーム４３は、シリンダヘッド４に支持されたロッカシャフト５２に回動可能に支持される。ロッカシャフト５２は、シリンダ軸線Ａ及びクランクシャフト８の軸線と直交する方向に延在する。ロッカアーム４３は、一端にプッシュロッド４２の上端に当接する受け部４３Ａを有し、他端に排気弁３２のステムエンドに当接するスクリュアジャスタ４３Ｂを有する。

以上の構成の動弁機構３４によって、クランクシャフト８が１回転する毎に、所定のタイミングで排気弁３２が１回開かれる。

図１に示すように、クランクケース２の前側壁２Ｄには、クランク室２Ａに連通する開口である吸気ポート５３が形成されている。吸気ポート５３は、クランクシャフト８の前方に配置され、クランクシャフト８側に向けて前後に延びている。吸気ポート５３の外端には、図示しない吸気通路が接続される。吸気ポート５３には、吸気ポート５３側からクランク室２Ａ側への流体の流れを許容する一方で、クランク室２Ａ側から吸気ポート５３側への流体の流れを阻止するリード弁５４が設けられている。リード弁５４は、通常は閉弁しており、ピストン２３の上昇によってクランク室２Ａ内の圧力が低下すると開弁する。

シリンダスリーブ１９の第１スリーブ受容孔１６内に対応する部分には、径方向に貫通する掃気口５５が形成されている。掃気口５５の高さ寸法は、ピストン２３の外周面の高さ寸法よりも小さく設定されている。クランクケース２の上部であって、第１スリーブ受容孔１６の周囲には、クランク室２Ａと掃気口５５とを連通する掃気ポート５６が形成されている。掃気口５５は掃気ポート５６の下流端をなす。掃気口５５（掃気ポート５６）は、ピストン２３の往復動によって開閉される。具体的には、ピストン２３が掃気口５５と対応する位置にあるときには、掃気ポート５６はピストン２３の外周部によって閉じられ、ピストン２３の下縁が掃気口５５の下縁５５Ｂよりも上方（上死点側）にあるときには、掃気ポート５６がシリンダ２２のピストン２３よりも下側部分と連通するように開かれ、ピストン２３の上縁が掃気口５５の上縁５５Ａよりも下方（下死点側）にあるときには、掃気ポート５６がシリンダ２２のピストン２３よりも上側部分と連通するように開かれる。

図３に示すように、本実施形態では、エンジンＥは２つの掃気ポート５６及び２つの掃気口５５を有する。２つの掃気ポート５６及び掃気口５５は、シリンダ軸線Ａを中心として、回転対称形をなし、１８０°回転対称位置に配置される。

図４は、シリンダ軸線Ａを中心とした周方向を展開して示す掃気ポート５６の模式図である。図１及び図４に示すように、各掃気ポート５６の上流側部分５６Ａは、クランク室２Ａに連通する下端からシリンダスリーブ１９の径方向外方をシリンダ軸線Ａと平行に上方に延びる。上流側部分５６Ａの上端は、掃気口５５の上縁５５Ａよりも上方に配置される。

各掃気ポート５６の下流側部分５６Ｂは、掃気口５５を通過してシリンダ２２内に流入するガス流に下向きの速度成分を与えるために、上流側部分５６Ａの上端から掃気口５５に向けて斜め下方に延びる。詳細には、通路部材（クランクケース２）によって形成される下流側部分５６Ｂの上壁面５６Ｃは、上流側から下流側に進むにつれて下方に進むように傾斜した傾斜面をなす。上壁面５６Ｃは、掃気口５５の上縁５５Ａに滑らかに連続する面をなす。また、通路部材（クランクケース２）によって形成される下流側部分５６Ｂの下部を形成する通路部材の下壁面５６Ｄは、上流側から下流側に進むにつれて下方に進むように傾斜した傾斜面をなす。下壁面５６Ｄは、掃気口５５の下縁５５Ｂに滑らかに連続する面をなす。

図３及び図４は掃気ポート５６の形状を表しており、図中に記載された角度は図３及び図４で対応する角度位置を表している。図３に示すように、下流側部分５６Ｂは、上流側部分５６Ａの上部から掃気口５５に向けてシリンダスリーブ１９の径方向外方を周方向に延在する。下流側部分５６Ｂは、シリンダ軸線Ａに沿った上側から見た場合に、上流側から下流側にシリンダ軸線Ａを中心とした時計回り方向に延在している。

図４に示すように、下流側部分５６Ｂは、シリンダ軸線Ａを中心とした周方向において上流側から下流側に進むにつれて下方に進むように傾斜する。また、図５に示すように、シリンダ軸線Ａを中心とした径方向において上流側（径方向外側）から下流側（径方向内側）に進むにつれて下方に進むように傾斜する。図４及び図５に示すように、上壁面５６Ｃ及び下壁面５６Ｄは、シリンダ軸線Ａを中心とした周方向において上流側から下流側に進むにつれて下方に進むように傾斜し、径方向において上流側から下流側（径方向において外側から内側）に進むにつれて下方に進むように傾斜する。

掃気ポート５６の下流側部分５６Ｂが下流側に進むにつれて下方に進むように傾斜しているため、下流側部分５６Ｂ及び掃気口５５を通過してシリンダ２２内に流入するガス流は、下向きの速度成分を有し、ピストン２３の頂面側に流れる。上壁面５６Ｃ及び下壁面５６Ｄは、それぞれ掃気ポート５６からシリンダ２２内に流入するガス流に下向きの速度成分を与える第１のガイド手段を構成する。

図３及び図５に示すように、下流側部分５６Ｂの外周側部を構成する通路部材の外周側壁面５６Ｅは、シリンダ軸線Ａを中心とした周方向に延在する。下流側部分５６Ｂの内周側部を構成する内周側壁面５６Ｆは、シリンダスリーブ１９の外周面によって形成され、シリンダ軸線Ａを中心とした周方向に延在する。外周側壁面５６Ｅの掃気口５５と連続する外周下流端部分５６Ｇは、下流側に進むほど径方向内方に進むように、シリンダ軸線Ａを中心とした周方向に対して傾斜している。外周下流端部分５６Ｇは、掃気口５５の側縁５５Ｃにおいて、シリンダスリーブ１９の外周面の接線方向と略平行に延在する。これにより、下流側部分５６Ｂを通過してシリンダ２２内に供給されるガス流は、外周側壁面５６Ｅ及び外周下流端部分５６Ｇにガイドされ、シリンダ軸線Ａを中心とした周方向の速度成分を有する。そのため、ガス流は、シリンダ２２内において、スワール流を形成する。外周側壁面５６Ｅ及び外周下流端部分５６Ｇは、それぞれ掃気ポート５６からシリンダ２２内に流入するガス流に周方向の速度成分を与える第２のガイド手段を構成する。

図１及び図４に示すように、掃気ポート５６には、流通するガスの速度を低下させる減速手段５９が設けられている。減速手段５９は、掃気ポート５６を通過するガスの抵抗となり、ガスの流速を低下させる。減速手段５９は、通気性を有する網目部材又は多孔質部材を含む。本実施形態では、減速手段５９として、例えばスチールウール等の金属メッシュであるメッシュ部材が使用される。減速手段５９は、掃気ポート５６の上流側部分５６Ａに挿入され、固定される。減速手段５９は、掃気ポート５６の任意の位置における流路断面積の全てを覆うように配置される。減速手段５９は、掃気ポート５６の下流側部分５６Ｂに設けられてもよい。

図１に示すように、シリンダスリーブ１９のクランク室２Ａに突入した下端部の外周部には環状の油路形成部材６０が接合されている。油路形成部材６０の内周面は、シリンダスリーブ１９の外周面と周方向にわたって面接触する。シリンダスリーブ１９の外周面であって、油路形成部材６０の内周面に対向する部分には、周方向に環状に延在する環状溝（番号省略）が形成されている。環状溝は、油路形成部材６０によって覆われ、環状の通路を形成する。油路形成部材６０には、径方向に貫通し、環状溝に連通する油入口孔（番号省略）が形成されている。シリンダスリーブ１９には、径方向に貫通し、環状溝と連通する油供給孔（番号省略）が形成されている。油供給孔は、シリンダスリーブ１９の周方向において複数形成されている。

シリンダブロック３には、第１油路６４が形成されている。第１油路６４は、シリンダブロック３の側面に開口する一端と、シリンダブロック３の下端面に開口する他端とを有する。クランクケース２には、掃気ポート５６からシリンダブロック３の下端面であって、第１油路６４が開口する部分に延びる通路６５が形成されている。第１油路６４のシリンダブロック３の下端面における開口端には、第２油路を形成する第２油路管６６の一端が接続されている。第２油路管６６は、通路６５内を延びて掃気ポート５６内に突入し、他端が油路形成部材６０の油入口孔に接続されている。これにより、図示しないオイルポンプによって圧送されたオイルは、第１油路６４、第２油路管６６、油入口孔、環状溝、及び油供給孔を順に通過してシリンダスリーブ１９の内壁に供給される。

クランクケース２の後側壁２Ｅには、燃料噴射弁６８が取り付けられている。燃料噴射弁６８の先端は、クランク室２Ａに配置され、クランクシャフト８側を向いている。燃料噴射弁６８は、所定のタイミングでクランク室２Ａに燃料を噴射する。

図２に示すように、クランクケース２の左右側壁２Ｂ、２Ｃの内面には、互いに近接する方向に突出する鍔部７１が設けられている。鍔部７１は、クランクシャフト８と干渉しないように、ピストン２３が上死点に位置するときのウェブ８Ｂの上端よりも上方に配置される。また、一対の鍔部７１は、コンロッド２６と干渉しないように、その先端同士が左右方向において所定の隙間を有するように配置されている。

このように構成されたエンジンＥは、始動後、次のように動作する。図１を参照すると、まず、ピストン２３の上昇行程では、これに伴うクランク室２Ａの減圧によってリード弁５４が開弁し、新気がクランク室２Ａに流入する。クランク室２Ａに流入した新気には、燃料噴射弁６８から燃料が噴射され、混合気が生成される。同時に、シリンダ２２の上部の混合気はピストン２３によって圧縮され、ピストン２３が上死点近傍にあるときに点火プラグ３０が火花点火を行い、燃料が燃焼する。

その後、ピストン２３が下降行程に移ると、リード弁５４が閉じられ、クランク室２Ａ内の混合気が圧縮される。ピストン２３の下降が進み、ピストン２３が掃気ポート５６を開放する前に、動弁機構３４に駆動された排気弁３２が排気ポート３１を開く。次いで、ピストン２３が掃気口５５を開くと、クランク室２Ａにおいて圧縮された混合気が掃気ポート５６を通ってシリンダ２２内（燃焼室２９内）に流入する。燃焼室２９内の既燃焼ガス（排気ガス）は混合気によって押し出されるように排気ポート３１から排出され、その一部は内部ＥＧＲガスとして燃焼室２９内に残留する。

ピストン２３が再び上昇行程に移ると、ピストン２３が掃気ポート５６を閉じた後、カム４７によって駆動された排気弁３２が排気ポート３１を閉じ、ピストン２３の上昇に伴ってシリンダ２２（燃焼室２９）内の混合気が圧縮される。同時に、クランク室２Ａ内が減圧され、リード弁５４から新気が吸入される。

このようにして、エンジンＥは２サイクル動作を行う。掃気ポート５６からシリンダ２２を経由して排気ポート３１へと流れる掃排気の流れは、曲がりの少ないユニフローとなる。

以下、本実施形態に係るエンジンＥの効果を説明する。エンジンＥでは、掃気ポート５６の下流側部分５６Ｂが、下流に進むほど下方に進むように傾斜した上壁面５６Ｃ及び下壁面５６Ｄを有するため、掃気ポート５６からシリンダ２２に流入するガスは上壁面５６Ｃ及び下壁面５６Ｄにガイドされ、下向きの速度成分を有する（図４中の白抜き矢印参照）。このため、掃気ポート５６からシリンダ２２内に流入する混合気の流れは、高い速度を有する初期に排気ポート３１と相反する下側に流れ、ピストン２３の頂部やシリンダスリーブ１９の内壁と衝突することによって速度が低下する。その後、混合気の流れは、シリンダ２２内で排気ポート３１側に向きを変えて流れる。そのため、シリンダ２２内の排気ガスとの混合が抑制されると共に、排気ガスよりも先に排気ポート３１に到達することが抑制される。これにより、シリンダ内における排気ガス層と混合気層との境界が明確になり、排気ガスの排出を一層確実に行うことができると共に、混合気の排気ポート３１からの流出を一層確実に抑制することができる。すなわち、層状掃気を一層確実に行うことができる。

上壁面５６Ｃが掃気口５５の上縁５５Ａに滑らかに連続し、下壁面５６Ｄが掃気口５５の下縁５５Ｂに滑らかに連続するため、上壁面５６Ｃ及び下壁面５６Ｄによって下向きにガイドされた混合気の流れは、下向きの速度成分を維持したまま円滑にシリンダ２２内に流入する。

下流側部分５６Ｂは、シリンダスリーブ１９の径方向外方を周方向に沿って延在するため、クランクケース２を含む機関本体１の大型化を招かずに、下流側部分５６Ｂの長さを確保することができる。また、下流側部分５６Ｂが周方向に延在することによって、下流側部分５６Ｂを流れる混合気は、シリンダ軸線Ａを中心とした周方向の速度成分を有し、掃気口５５にシリンダ２２の接線方向から進入する（図３中の白抜き矢印参照）。これにより、混合気はシリンダ２２内においてスワール流を形成する。シリンダ２２内を流れる混合気が、上方に直線状に流れず、スワール流を形成することによって、混合気層と排気ガス層との混合が抑制され、両層の境界が一層明確になる。

掃気ポート５６に設けられた減速手段５９は、掃気ポート５６を流れる混合気の流れの抵抗となり、混合気の流速を低下させる。また、減速手段５９は、混合気の流れに含まれる様々な速度を均一化する効果を奏する。特に、混合気の流れに含まれる様々な速度の内で、高い速度を低下させ、速度分布の分散を小さくする。これにより、掃気ポート５６からシリンダ２２に流れる混合気の流れが、シリンダ２２内の排気ガスを追い越して、排気ガスよりも先に排気ポート３１に到達することが抑制される。

以上の、下流側部分５６Ｂを上流側から下流側に進むにつれて下方に進むようにする構成、下流側部分５６Ｂをシリンダ２２の外方において周方向に延在させる構成、及び掃気ポート５６に減速手段５９を設ける構成は、それぞれ単独で、排気ガスの層と混合気の層との混合を抑制することができ、排気ポート３１から排気ガスを排出する際に混合気の排出を抑制することができる。これにより、排気ポート３１から排出されるガス中の炭化水素量を低減することができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、掃気ポート５６の数や形状は、適宜変更することができる。

例えば、掃気ポート５６からシリンダ２２に流れるガスに下向きの速度成分を与える第１のガイド手段として、本実施形態では上壁面５６Ｃ及び下壁面５６Ｄの両方を下流側に進むにつれて下方に進む傾斜面にしたが、他の実施形態では上壁面５６Ｃ及び下壁面５６Ｄの少なくとも一方を下流側に進むにつれて下方に進む傾斜面にしてもよい。

掃気口５５の変形例として、図６に示すように、掃気口５５の上縁５５Ａ及び下縁５５Ｂ間に複数の柱部８０を掛け渡し、掃気口５５を複数の長孔状（スリット状）の開口８１に区画してもよい。この場合、各柱部８０の周方向において下流側部分５６Ｂの上流側を向く側壁面８０Ａが斜め下方を向くように、各柱部８０は下端が上端に対して下流側部分５６Ｂの下流側に偏倚し、傾斜しているとよい。これにより、柱部８０の側壁面８０Ａは、周方向において下流側部分５６Ｂの下流側に進むにつれて下方に進むように傾斜した面を構成する。各側壁面８０Ａは、下流側部分５６Ｂを流れ、各開口８１を通過するガス流を下方にガイドし、下向きの速度成分を与えることができる。

また、図７に示すように、下流側部分５６Ｂは、シリンダスリーブ１９の径方向外方を周方向に延在せず、軸線Ａの径方向に沿って延在するようにしてもよい。この場合も実施形態と同様に、上流側部分５６Ａの上端部は掃気口５５の上縁５５Ａよりも上方に延出し、下流側部分５６Ｂは上流側部分５６Ａの上端から掃気口５５に向けて斜め下方に延在する。そして、下流側部分５６Ｂの上壁面５６Ｃ及び下壁面５６Ｄは、下流側（径方向内側）に進むにつれて下方に進むように傾斜した面を形成するとよい。

また、図７に示すように、掃気ポート５６の下流端をなす掃気口５５の上縁５５Ａ及び下縁５５Ｂをシリンダ２２側に進むにつれて下方に進むように傾斜面としてもよい。換言すると、上縁５５Ａ及び下縁５５Ｂは、径方向内方に進むにつれて下方に進む傾斜面としてもよい。上縁５５Ａ及び下縁５５Ｂを傾斜面にする構成は、図７に示す変形実施形態だけでなく、下流側部分５６Ｂが周方向に延在する実施形態に適用してもよい。

また、図８に示すように、掃気ポート５６の下流端をなす掃気口５５の下流側の側縁５５Ｃをシリンダ２２の略接線方向に延びる傾斜面としてもよい。また、掃気ポート５６の下流端をなす掃気口５５の上流側の側縁５５Ｄをシリンダ２２の略接線方向に延びる傾斜面としてもよい。

１…機関本体、２…クランクケース、２Ａ…クランク室、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…ヘッドカバー、８…クランクシャフト、１６…第１スリーブ受容孔、１８…第２スリーブ受容孔、１９…シリンダスリーブ、２２…シリンダ、２３…ピストン、２９…燃焼室、３１…排気ポート、３２…排気弁、５３…吸気ポート、５４…リード弁、５５…掃気口、５５Ａ…上縁、５５Ｂ…下縁、５６…掃気通路、５６…掃気ポート、５６Ａ…上流側部分、５６Ｂ…下流側部分、５６Ｃ…上壁面、５６Ｄ…下壁面、５６Ｅ…外周側壁面、５６Ｆ…内周側壁面、５６Ｇ…外周下流端部分、５９…減速手段、６８…燃料噴射弁、Ａ…シリンダ軸線、Ｅ…エンジン

Claims (6)

1. ピストンが往復動可能に受容されたシリンダと、
   前記シリンダの上端部に設けられた排気ポートと、
   前記シリンダの下部側壁部に設けられ、前記ピストンによって開閉される掃気ポートと
   を有し、
   前記掃気ポートの前記シリンダに開口する下流側部分は、当該掃気ポートから前記シリンダ内に流入するガス流に下向きの速度成分を与えるガイド手段を有し、
   前記掃気ポートの前記下流側部分は、前記シリンダの径方向外方を周方向に延在し、
   前記掃気ポートの前記シリンダへの開口端には、前記開口端を複数の長孔状の開口に区画する複数の柱部が前記開口端の上縁及び下縁間に掛け渡され、
   前記柱部のそれぞれは下端が上端に対して前記下流側部分の下流側に偏倚して傾斜し、
   前記柱部の側壁面は、周方向において前記下流側部分の下流側に進むにつれて下方に進むように傾斜していることを特徴とするユニフロー２ストロークエンジン。
2. 前記ガイド手段は、前記掃気ポートの上部を形成する上壁面であり、下流側に進むにつれて下方に進むように傾斜することを特徴とする請求項１に記載のユニフロー２ストロークエンジン。
3. 前記上壁面は、前記掃気ポートの前記シリンダへの前記開口端の上縁に滑らかに連続することを特徴とする請求項２に記載のユニフロー２ストロークエンジン。
4. 前記ガイド手段は、前記掃気ポートの下部を形成する下壁面であり、下流側に進むにつれて下方に進むように傾斜することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載のユニフロー２ストロークエンジン。
5. 前記下壁面は、前記掃気ポートの前記シリンダへの前記開口端の下縁に滑らかに連続することを特徴とする請求項４に記載のユニフロー２ストロークエンジン。
6. 前記掃気ポートは、クランク室から前記シリンダの径方向外方を上方に延びる上流側部分を有し、
   前記上流側部分の上端部は、前記掃気ポートの前記シリンダへの前記開口端の上縁よりも上方に配置されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つの項に記載のユニフロー２ストロークエンジン。

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