JP6739241B2 - ２サイクルエンジン - Google Patents

Description

本発明は、クランク室と燃焼室とを連通させる掃気通路を備えた２サイクルエンジンに関するものである。

刈払機のような作業機の駆動源として、小形の２サイクルエンジンが用いられる（例えば、特許文献１）。特許文献１のエンジンは、クランクケースの内部に掃気溝が設けられ、この掃気溝を別体の蓋体で塞ぐことで、掃気通路が形成されている。別体の蓋体を用いて掃気通路を形成することで、スライド式の金型が不要となるので、製造コストを削減できる。

ＷＯ２０１１／１３５９４８号

しかしながら、特許文献１のエンジンでは、別体の蓋体が、シリンダとクランクケースとの合わせ部も含んだ構造となるので、蓋体の外側にシリンダとのシール面を確保する必要がある。そのため、通常よりも、クランクケースにおけるシリンダ取付面が大きくなってしまい、シール性の低下を招く。

本発明は、スライド式の金型を不要としつつ、クランクケースとシリンダとのシール面が大きくなるのを抑制できる２サイクルエンジン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２サイクルエンジンは、クランク軸を支持するクランクケースと、前記クランクケースの上部に連結されたシリンダブロックと、前記クランクケースの内部に形成されたクランク室と、前記シリンダブロックの内部に形成された燃焼室と、前記クランク室と前記燃焼室とを連通させる掃気通路とを備えている。前記掃気通路は、前記クランクケースに形成された掃気通路下半部と、前記シリンダブロックに形成された掃気通路上半部とを有している。前記掃気通路下半部の一側が前記クランクケースの外側方に開口しており、前記開口が、前記クランクケースと別体の蓋体により閉止されている。

この構成によれば、クランクケースの内部に掃気通路下半部が形成され、この掃気通路下半部の一側がクランクケースの外側方に開口し、この開口がクランクケースと別体の蓋体により閉止されている。これにより、掃気通路下半部を形成するためのスライド式の金型が不要となるので、製造コストを削減できる。また、掃気通路下半部の一側がクランクケースの外側方に開口しているので、蓋体は、シリンダとクランクケースとの合わせ部を含まない。したがって、蓋体にシリンダとのシール面を確保する必要がないので、クランクケースにおけるシリンダ取付面が、通常よりも大きくなることがなく、また、シール性の低下も抑制できる。

本発明において、前記蓋体は、締結部材により前記クランクケースに着脱自在に取り付けられていることが好ましい。この構成によれば、蓋体の組み付けや、掃気通路の点検が容易になる。

本発明において、前記掃気通路の下端部が、前記クランク軸の軸受を介して、前記クランク室に連通していることが好ましい。この構成によれば、混合気が軸受空間を通過するので、混合気による軸受の潤滑性が向上する。

本発明において、前記掃気通路は、混合気が導入される第１掃気通路部分と、空気が導入される第２掃気通路部分とを含むことが好ましい。この構成によれば、空気が先行する層状掃気により、混合気の吹き抜けを防止できる。

前記第１掃気通路部分と第２掃気通路部分とを含む場合、前記第１掃気通路部分の下端部が、前記クランク軸の軸受を介して、前記クランク室に連通していることが好ましい。この構成によれば、混合気が軸受空間を通過するので、混合気による軸受の潤滑性が向上する。

この場合、前記第１掃気通路部分の下端部が前記軸受の前記一側に位置し、前記軸受の軸方向外側に設けた連通空間と前記下端部とが連通孔を介して連通していることが好ましい。この構成によれば、簡単な構造で、混合気による軸受の潤滑性向上を実現できる。

本発明の２サイクルエンジンによれば、掃気通路下半部を形成するためのスライド式の金型が不要となって製造コストを削減できるうえに、クランクケースにおけるシリンダ取付面が、通常よりも大きくなることがないので、クランクケースとシリンダ間のシール性の低下を抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る２サイクルエンジンを示す正面断面図である。 図１のII−II線に沿った側面断面図である。 同エンジンのシリンダブロックとクランクケースとの断面図である。 同クランクケースを示す正面図である。 同エンジンのシリンダブロックとクランクケースを示す斜視図である。 同エンジンの吸気行程におけるシリンダブロックとクランクケースを示す正面断面図である。 同エンジンの掃気行程における同シリンダブロックと同クランクケースを示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る２サイクルエンジンのシリンダブロックとクランクケースとを示す正面図である。 同エンジンのシリンダブロックとクランクケースとを示す縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る２サイクルエンジンのシリンダブロックとクランクケースとを示す正面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、刈払機に使用される小型の２サイクルエンジンを例示してある。

図１において、この２サイクルエンジンは、内部に燃焼室１ａを形成したシリンダブロック１が、クランク室２ａを形成するクランクケース２の上部に連結されている。シリンダブロック１およびクランクケース２はそれぞれ、アルミニウム合金のような金属製であり、成形型（鋳型）により成形される。シリンダブロック１の一側部（図１の右側）には、吸気系を構成する気化器３とエアクリーナ４が接続され、他側部（図１の左側）には排気系を構成するマフラー５が接続されている。クランクケース２の下部には燃料タンク６が取り付けられている。

シリンダブロック１の内側にシリンダボア１ｂが形成されて、このシリンダボア１ｂ内に軸心方向Ｃ１に往復動するピストン７が挿入されている。図２に示すように、クランクケース２の前後の端壁２ｂ，２ｃには、軸受ハウジング３３，３３がそれぞれ形成されている。これら軸受ハウジング３３，３３に装着されたクランク軸受１０，１０を介して、クランク軸１１がクランクケース２に回転自在に支持されている。

このクランク軸１１の軸心Ｃ２から変位した位置に、図１に示す中空状のクランクピン１２が設けられ、このクランクピン１２とピストン７に設けた中空状のピストンピン１３との間が、大端部軸受１４および小端部軸受１７を介してコンロッド１８により連結されている。クランク軸１１にはクランクウェブ１９が設けられ、シリンダブロック１の上部には点火プラグＰが設けられている。シリンダブロック１と気化器３の間には、高温のシリンダブロック１からの断熱を目的として、樹脂製のインシュレータ２０が設けられている。図２に示すシリンダブロック１とクランクケース２の合せ面９０は、クランク軸心Ｃ１と平行に設定されている。

図１のインシュレータ２０内には、上部側にシリンダブロック１に連通する空気供給通路２１が形成され、下部側にシリンダブロック１に連通して空気供給通路２１に平行に配設された混合気通路２２が形成されている。さらに、シリンダブロック１の周壁には、その内周面に開口する排気ポート２３ａを有する排気通路２３が形成されている。この排気通路２３からの排気ガス（燃焼ガス）は、マフラー７を経て外部に排出される。

シリンダブロック１とクランクケース２の内部には、燃焼室１ａとクランク室２ａとを連通させる掃気通路２５が設けられている。掃気通路２５は、混合気が導入される第１掃気通路部分２６と、空気が導入される第２掃気通路部分２７とを含む。第１および第２掃気通路部分２６，２７は、排気通路２３の軸心Ｃ３を中心にして前後対称に各一対ずつ設けられており、混合気の第２掃気通路部分２７が、空気の第１掃気通路部分２６よりも排気ポート２３ａ寄りに形成されている。図３において、第１および第２掃気通路部分２６，２７の上端の第１および第２掃気ポート２６ａ，２７ａは、排気ポート２３ａの上端よりも低い位置に設定されている。第１および第２掃気通路部分２６，２７の下端２６ｄ、２７ｄは、クランク室２ａに連通している。掃気通路２５の詳細は後述する。

図２において、クランク軸１１の一端部（図２の左端部）には、フライホイールを兼ねる冷却ファン２８が取り付けられている。この冷却ファン２８にエンジンの出力を刈払機の動力伝達シャフトに伝達する遠心クラッチ２９が取り付けられている。一方、クランク軸１１の他端部（図２の右端部）にはスタータプーリＳＰが取り付けられている。スタータプーリＳＰの軸方向外方に、スタータプーリＳＰを介してクランク軸１１を回転させるリコイルスタータＲＳが配置されている。

冷却ファン２８から送給された冷却風ＣＡは、シリンダブロック１およびマフラー５を覆うシュラウドＳｈによって導かれてシリンダブロック１を冷却する。その後、温度上昇した冷却風ＣＡは、シュラウドＳｈに形成された通気孔ＡＨを通して外部に排出される。

図３に示すクランクケース２は、クランク軸心Ｃ２の方向に、第１および第２のケース分割体２Ａ，２Ｂに２分割されている。つまり、分割体２Ａ，２Ｂのそれぞれは、クランク軸心Ｃ２の方向が抜き方向となる成形型で形成される。この第１および第２のケース分割体２Ａ，２Ｂがクランク軸心Ｃ２とほぼ直交する合わせ面Ｓ１で互いに重ね合わされ、固定ボルト（図示せず）による締結で互いに固定されている。

掃気通路２５は、クランクケース２に形成された掃気通路下半部２５ａと、シリンダブロック１に形成された掃気通路上半部２５ｂとを有している。掃気通路上半部２５ｂは、型成形によりシリンダブロック１と一体に形成されており、上端の前記第１および第２掃気ポート２６ａ，２７ａから下方に延びて、下端２６ｂ，２７ｂはシリンダブロック１とクランクケース２との合せ面９０に開口している。

一方、掃気通路下半部２５ａは、型成形によりクランクケース２と一体に形成されており、その上端２６ｃ，２７ｃが合せ面９０に開口し、掃気通路上半部２５ｂの下端２６ｂ，２７ｂに連通している。図４に示すように、掃気通路下半部２５ａは、上端２６ｃ，２７ｃから下方に延びた後、クランクケース２におけるクランク軸挿通孔２ｄに沿って湾曲しながら下方に延びる。掃気通路下半部２５ａの下端に、クランク軸心Ｃ２方向内側に延びる貫通孔３５が形成されており、この貫通孔３５を介してクランク室２ａに連通している。掃気通路下半部２５ａの下端、すなわち貫通孔３５は、クランク軸心Ｃ２よりもやや下方に位置している。

図５に示すように、掃気通路下半部２５ａの一部、詳細には、クランク軸挿通孔２ｄに沿って湾曲する湾曲通路部分３６の一側が、クランクケース２の外側方に開口している。この開口３０が、クランクケース２と別体の蓋体３２により閉止されている。蓋体３２は、複数の締結部材３４によりクランクケース２に着脱自在に取り付けられている。

湾曲通路部分３６は、型抜き方向であるクランク軸心Ｃ２方向外側に延びるリブ状の壁３７で形成されている。一方、蓋体３２は、板金製で、クランク軸心Ｃ２方向外側方から締結部材３４によりクランクケース２に取り付けられている。このように、蓋体３２は簡単な構造で、湾曲通路部分３６はクランクケース２に型成形により一体形成されている。

シリンダブロック１における気化器３側の側面には、開口部３８が設けられている。この開口部３８の下方に、図１の混合気通路２２の下流部が形成され、その出口が、シリンダブロック１の内周面に開口する混合気ポート２２ａとなっている。

図３に示すように、シリンダブロック１の内部には、第１および第２掃気通路部分２６，２７がシリンダボア１ｂの軸心方向Ｃ１を挟んで各一対ずつ形成されており、この第１および第２掃気通路部分２６，２７に、図１に示すインシュレータ２０の空気供給通路２１からの空気Ａを供給するための空気導入通路４０が連通されている。

空気導入通路４０の下流部は、図５に示す開口部３８の両側下方の奥部にそれぞれ形成されており、シリンダボア１ｂ（図１）の径方向外側を通って第１および第２掃気通路部分２６，２７にそれぞれ連通している。図１のインシュレータ２０における空気供給通路２１の下流側出口には、これに連なる空気導入通路４０の圧力が所定値以下に低下したときに、空気供給通路２１を開くリードバルブ４２が取り付けられている。空気導入通路４０は、排気通路２３に近い第２掃気通路部分２７のみに連通させてもよい。

空気供給通路２１から第１および第２掃気通路部分２６，２７内に導入される空気Ａは、後述するように、ピストン７が下降する掃気行程において、図３の掃気通路上半部２５ｂおよび掃気通路下半部２５ａを介して、第１および第２掃気ポート２６ａ，２７ａから燃焼室１ａ内に噴出される。

図６に示すピストン７が上昇する吸気行程では、シリンダブロック１内のピストン７が上死点付近に至り、シリンダブロック１やクランク室２ａの内部が負圧状態となる、このとき、混合気Ｍが混合気ポート２２ａからクランク室２ａ内へと直接導入される。この導入された混合気Ｍにより、コンロッドの大端部軸受１４や小端部軸受１７が潤滑される。

このとき、第１掃気通路部分２６は、その下端２６ｄを介してクランク室２ａに連通し、第２掃気通路部分２７は、その下端２７ｄをおよび貫通孔３５（図４）を介してクランク室２ａに連通しているので、第１および第２掃気通路部分２６，２７も負圧になる。したがって、これら第１および第２掃気通路部分２６，２７に連なる図１の空気導入通路４０が負圧になって、インシュレータ２０の空気供給通路２１の出口に取り付けたリードバルブ４２が開放される。これにより、空気供給通路２１からの空気Ａが空気導入通路４０を通って一旦両掃気通路部分２６，２７に導入される。このように、吸気行程においてクランク室２ａの負圧を受けてリードバルブ４２が開放しているときは、両掃気通路部分２６，２７内に常に空気Ａが導入される。そのため、第１および第２掃気通路部分２６，２７内の上部に吹き抜け防止用の十分な空気量が確保される。

つづいて、図７に示す掃気行程では、第１掃気通路部分２６および第２掃気通路部分２７の第１および第２掃気ポート２６ａ，２７ａから混合気Ｍと空気Ａが燃焼室１ａ内に導入される。このとき、まず、第１および第２掃気ポート２６ａ，２７ａから空気Ａが導入され、つづいて混合気Ｍが導入されるようになっている。したがって、先に導入された空気Ａにより、図６の排気ポート２３ａからの混合気Ｍの吹き抜けを防止できる。

上記構成によれば、図５のクランクケース２の内部に形成された掃気通路下半部２５ａの一側がクランクケース２の外側方に開口し、この開口３０がクランクケース２と別体の蓋体３２により閉止されている。これにより、下端がクランクケース２内に連通する掃気通路下半部２５ｂを形成するためのスライド式の金型が不要となるので、製造コストを削減できる。また、掃気通路下半部２５ｂの一側がクランクケース２の外側方に開口しているので、蓋体３２は、シリンダブロック１とクランクケース２との合わせ面９０を含まない。したがって、蓋体３２にシリンダブロック１とのシール面を確保する必要がないので、クランクケース２におけるシリンダ取付面が、通常よりも大きくなることがない。したがって、シリンダブロック１とクランクケース２との間のシール性の低下が抑制される。

図５に示す蓋体３２は、締結部材３４によりクランクケース２に着脱自在に取り付けられている。これにより、蓋体３２の組み付けや、第１および第２掃気通路部分２６，２７の点検が容易になる。

本実施形態の２サイクルエンジンは、混合気が導入される第１掃気通路部分２６と、空気が導入される第２掃気通路部分２７とを有しているので、空気が先行する層状掃気により、混合気の吹き抜けを防止できる。

図８および図９は、本発明の第２実施形態に係る２サイクルエンジンのシリンダブロック１とクランクケース２を示す。図８に示すように、第２実施形態では、掃気通路２５が単一の掃気通路部分からなり、この掃気通路２５の下端部２５ｃが、クランク軸受１０を介してクランク室２ａに連通している。具体的には、掃気通路２５の下端部が、クランク軸受１０の軸心Ｃ２方向一側に位置し、クランク軸受１０の軸方向外側に設けた連通空間５０とこの下端部とが、図９に示す連通孔５２を介して連通している。図９の連通空間５０の下端は、クランク軸受１０の内外輪間の軸受空間、およびクランクウェブ１９とクランク軸受１０間の隙間を通って、クランク室２ａに連通している。

図９の掃気行程では、掃気通路２５からの混合気Ｍが燃焼室１ａ内に導入される際に、クランク室２ａ内の混合気Ｍが、軸受空間、連通空間５０および連通孔５２を通って掃気通路２５に入る。この際に、混合気Ｍに含まれている燃料およびオイルによってクランク軸受１０が潤滑される。その他の構成、作用は、上記第１実施形態と同じである。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、掃気通路下半部２５ｂを形成するためのスライド式の金型が不要となって製造コストを削減できるうえに、クランクケース２におけるシリンダ取付面が、通常よりも大きくなることがないので、シリンダブロック１とクランクケース２との間のシール性の低下が抑制される。さらに、第２実施形態のエンジンによれば、掃気通路２５の下端部がクランク軸受１０を介してクランク室２ａに連通しているので、混合気Ｍが軸受空間を通過する際に、混合気Ｍによるクランク軸受１０の潤滑が行われる。したがって、クランク軸受１０の潤滑性が向上する。

上記第２実施形態では、掃気通路２５は、単一の掃気通路部分で構成されているが、第１実施形態と同様に、第１掃気通路部分２６と第２掃気通路部分２７とからなっていてもよい。その場合、第１掃気通路部分２６の下端部を、クランク軸受１０の軸方向外側に設けた連通空間５０と連通孔５２を介して連通させる。これにより、簡単な構造で、層状掃気による混合気Ｍの吹き抜け防止と、混合気Ｍによる軸受の潤滑性向上の両方を実現できる。

図１０は、本発明の第３実施形態に係る２サイクルエンジンのシリンダブロック１とクランクケース２を示す。図１０に示すように、第３実施形態では、第２実施形態と同様に掃気通路２５が単一の掃気通路部分からなり、この掃気通路２５が、第１実施形態と同様にクランク軸挿通孔２ｄに沿って湾曲しながら下方に延びて、クランク軸心Ｃ２方向内側に延びる貫通孔３５を介してクランク室２ａに連通している。その他の構成、作用および効果は、上記第１実施形態と同じである。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記第１実施形態では、掃気通路２５は、第１掃気通路部分２６と第２掃気通路部分２７とからなっているが、単一の掃気通路部分で構成されていてもよい。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１ シリンダブロック
１ａ 燃焼室
２ クランクケース
２ａ クランク室
１０ クランク軸受（軸受）
１１ クランク軸
２５ 掃気通路
２５ａ 掃気通路下半部
２５ｂ 掃気通路上半部
２６ 第１掃気通路部分
２７ 第２掃気通路部分
３０ 開口
３２ 蓋体
３４ 締結部材
５０ 連通空間
５２ 連通孔

Claims (5)

1. クランク軸を支持するクランクケースと、
   前記クランクケースの上部に連結されたシリンダブロックと、
   前記クランクケースの内部に形成されたクランク室と、
   前記シリンダブロックの内部に形成された燃焼室と、
   前記クランク室と前記燃焼室とを連通させる掃気通路と、を備え、
   前記掃気通路は、前記クランクケースに形成された掃気通路下半部と、前記シリンダブロックに形成された掃気通路上半部とを有し、
   前記掃気通路下半部の一側が前記クランクケースの外側方に開口しており、
   前記開口が、前記クランクケースと別体の蓋体により閉止され、
   前記蓋体は、締結部材により前記クランクケースに着脱自在に取り付けられている２サイクルエンジン。
2. 請求項１に記載の２サイクルエンジンにおいて、前記掃気通路の下端部が、前記クランク軸の軸受を介して、前記クランク室に連通している２サイクルエンジン。
3. 請求項１または２に記載の２サイクルエンジンにおいて、前記掃気通路は、混合気が導入される第１掃気通路部分と、空気が導入される第２掃気通路部分とを含む２サイクルエンジン。
4. 請求項３に記載の２サイクルエンジンにおいて、前記第１掃気通路部分の下端部が、前記クランク軸の軸受を介して、前記クランク室に連通している２サイクルエンジン。
5. 請求項４に記載の２サイクルエンジンにおいて、前記第１掃気通路部分の下端部が、前記軸受の前記一側に位置し、
   前記軸受の軸方向外側に設けた連通空間と前記下端部とが連通孔を介して連通している２サイクルエンジン。

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