JPH05280377A - ４サイクルエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本型式の４サイクルエンジンの構造上の特徴
である回転弁装置の熱負荷を軽減できるメリットを維持
できると共に、軽負荷時給気行程終了の少し前にシリン
ダ排気ポートより過大なＥＧＲガスが逆流し、シリンダ
内での失火等の燃焼への悪影響が防止でき低負荷から高
負荷まで良熱効率で清浄な排ガスの小型エンジンを提供
するにある。 【構成】 シリンダとピストンとシリンダヘッドで構成
された燃焼室の上部に回転弁装置を持ち、ピストンの下
死点近傍で燃焼室が外部と連通するシリンダ排気ポート
（２１）を具えた４サイクルエンジンにおいて、前記排
気ポート（２１）部に設けられ、気化器スロットル弁６
３と連動し、該スロットル弁の低開度時に閉じる排気絞
り弁６０を有してなることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＨＣ，ＣＯ等の有害な排
ガスの低減に好適な小型手持作業用汎用エンジンに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】本発明は出願人が先に特願平０３−１７
４８１２で出願した発明の改良に関するものである。図
２は前記先願の４サイクルエンジンの構造概要図、図３
は同エンジンの作動説明図で横軸はクランク角、縦軸は
上から回転弁位置、ポートの開口面積、燃焼室内圧力で
ある。図において１はシリンダ、２はクランクケース、
３はシリンダヘッド、４はピストン、５はクランク軸、
６はコネクティングロッド、７は燃焼室、１２はマフラ
で何れも内燃機関の部品で公知のものであるから説明は
省く。８はクランクケース室で内容積が小さく作られて
いる。１１は気化器で前記クランクケース室８に連結さ
れている。３２はリード弁で前記気化器１１の前記クラ
ンクケース室８への連結部に設けられクランクケース室
側へのみ開く逆止弁である。１５は回転弁で前記シリン
ダヘッド３に設けられ前記クランク軸５に機械的に結合
されクランク軸の１／２の速度で回転する。２２は連通
部で前記シリンダヘッド３に設けられ前記シリンダ１と
前記回転弁１５を連結している。２５は排気通路で前記
シリンダヘッド３に設けられ前記回転弁１５と前記マフ
ラ１２を連結している。２７は給気チャンバで給気の溜
り空間で前記シリンダ１の下部に連結されている。

【０００３】３１はリード弁で前記給気チャンバ２７の
前記シリンダ下部との連結部に設けられ、給気チャンバ
２７側への流れのみを許容する逆止弁である。２６は給
気通路で前記シリンダヘッド３に設けられ前記給気チャ
ンバ２７と前記回転弁１５を連結している。２３は回転
ポートで前記回転弁１５に設けられその回転により前記
連通部２２を給気通路２６或は排気通路２５へ切換え連
通する。２０はシリンダ給気ポートで前記給気チャンバ
２７とクランクケース側との接続口で前記リード弁３１
のクランクケース側に設けられている。図ではシリンダ
下部に設けられているがクランクケース１に直接設ける
ことも可能である。２１はシリンダ排気ポートで前記シ
リンダ１のピストンの下死点より少し上のシリンダ壁を
貫通した穴で前記マフラ１２に連通している。５０は尾
管で前記マフラ１２を大気へ連通している。

【０００４】次に前記従来例の作用について説明する。
シリンダ内側の作用はピストンの給気上死点で回転弁１
５が連通部２２を給気通路２６に連通しはじめ給気がは
じまる。前記給気は下死点で終わるが下死点少し手前で
ピストンによりシリンダ排気ポート２１が開かれこのと
きマフラ１２から排気がシリンダ１内へ逆流する。高負
荷時には給気量が多く給気下死点のシリンダ内の負圧が
小さいから前記逆流は少い。給気下死点で前記回転弁１
５は連通部２２を閉じピストン４がシリンダ排気ポート
２１を閉じて圧縮が始まる。圧縮上死点少し手前で図示
しない点火栓で点火、混合気は燃焼する。ピストン４は
上死点を越えて膨張行程になりクランク軸にトルクを発
生する。ピストン４の下死点少し手前でシリンダ排気ポ
ート２１がピストン４によって開かれ燃焼したガスはシ
リンダ排気ポート２１からブローダウンしマフラ１２へ
流出する。

【０００５】膨張行程の下死点で回転ポート２３が連通
部２２を排気通路２５に通じピストン４の上昇で排気行
程になりシリンダ排気ポート２１はピストンによって閉
じられ前記ブローダウンしたあとの燃焼ガスは連通部２
２、回転ポート２３、排気通路２５を通ってマフラ１２
へ排出される。回転ポート２３を通るガスはブローダウ
ンの後のガスであって圧力、温度ともに低く量も少い。
マフラ１２に排気されたガスは尾管５０を経て大気へ流
出する。ピストン４は吸入上死点になる。クランクケー
ス室８側の作用は前記シリンダ内側に対応しピストン４
が給気上死点から下るにしたがいクランクケース１の体
積が減少して圧力が上りリード弁３２には流れずクラン
クケース内の圧力が給気チャンバ２７の圧力より高くな
るとリード弁３１を開いて給気チャンバ２７へ押しこま
れる。ピストンが給気下死点を過ぎ圧縮行程になるとク
ランクケース１の体積は大きくなり圧力が下りリード弁
３１には流れずリード弁３２を開き大気が気化器１１を
通って燃料と潤滑油を混合して混合気となりクランクケ
ース室８へ流入する。

【０００６】この上死点で点火燃焼し膨張行程になりピ
ストンが下ると前記給気行程と同様クランクケース室８
の容積が減少し、リード弁３２は閉じクランクケース室
８内の混合気は圧力が給気チャンバ２７の圧力より高く
なればリード弁３１を開いて給気チャンバ２７へ流れ
る。前記のとおり機関の１サイクル中に２度給気チャン
バへ給気が行われるが、リード弁の開閉には圧力差が必
要であるし気体であるから給気チャンバの圧力の方が高
ければ入り得ないので２回目の押込み量はかなり減少す
る。ピストンの行程容積以上をシリンダ内に押込んでも
給気行程の終りにシリンダ排気ポート２１からマフラ１
２へ吹き抜けてしまうので出力増加には役立たない。次
にピストン４は上へ動いて排気行程になりクランクケー
ス室の容積は増加し前記同様気化器１１からリード弁３
２を開いて混合気を吸込んで上死点に達する。機関の１
サイクルを終る。結局理想的な給気量はスロトル開度１
００％のときにピストン行程容積相当量をシリンダ内に
充填することであり、給気量をこのようにすべく気化器
１１、クランクケース室８、リード弁３１、３２、給気
チャンバ２７、回転弁１５の諸元を設定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来例では低負荷時の
給気を絞った運転では、給気行程の最後でシリンダの排
気ポートからの排ガスがシリンダ内に逆流する。この逆
流した排ガスがＥＧＲ（排ガス再循環）となりＮＯ_X の
排出を抑制する効果を持つが、ＥＧＲ量が多過ぎると火
炎が発達せず失火サイクルとなる。失火すると回転が低
下し運転不調になるばかりでなく、ＨＣの排出が大巾に
増加する。給気行程の最後でピストンによりシリンダ排
気ポートが開孔し、大気圧状態のマフラと連通するの
で、給気行程終りの筒内も大気圧になるが、低負荷時で
気化器のスロットル弁が閉じていて給気量が少ない時程
ＥＧＲ量が増加することになる。

【０００８】本発明の目的は前記従来装置の問題点を解
消し、本型式の４サイクルエンジン構造の特徴である高
負荷時特に回転弁の熱負荷が軽減できるメリットを維持
できると共に、軽負荷時過大なＥＧＲによる失火等のシ
リンダ内燃焼への悪影響が防止でき、低負荷から高負荷
まで良熱効率で清浄な排ガスの小型エンジンを提供する
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の４サイクルエン
ジンはシリンダとピストンとシリンダヘッドで燃焼室を
構成し、該燃焼室上部に弁装置を持ち、ピストンの下死
点近傍で燃焼室が外部と連通するシリンダ排気ポートを
具えた４サイクルエンジンにおいて、前記排気ポート部
に設けられ気化器スロットル弁と連動し、該スロットル
弁の低開度時に閉じる排気絞り弁を有してなることを特
徴としている。

【００１０】

【作用】

（１）給気行程 給気上死点で回転弁１５が給気通路２６を開きピストン
の下降とともに給気チャンバ２７よりシリンダ内に混合
気が吸入されこれと同時にクランクケース室内の混合気
が給気チャンバ２７内へ供給される。 （２）圧縮行程 給気下死点で回転弁１５が閉じピストンの上昇とともに
混合気は圧縮され圧縮上死点少し手前で点火栓により混
合気が点火される。これと同時に気化器をへた混合気が
クランクケース室内に供給される。

【００１１】（３）爆発膨張行程 回転弁１５は閉じたまであり燃焼ガスの爆発圧力でピス
トンが押し下げられクランク軸にトルクを発生する。こ
の行程は膨張下死点で終了するが該下死点少し手前でピ
ストンによりシリンダ排気ポート２１が開かれて燃焼ガ
スはブローダウンされ、このときシリンダ内の排気ガス
がシリンダ内に流入する。この際同時にクランクケース
室内の混合気は給気チャンバ２７に供給される。 （４）排気行程 膨張下死点で回転弁１５は排気系通路２５を開き、排気
ガスはマフラ１２より尾管５０をへて外気へ放出され
る。このとき同時に気化器をへた混合気がクランクケー
ス室内へ供給される。なお、この型式の４サイクルエン
ジンにおいて前記クランクケース室及び給気チャンバ２
７への混合気の供給は１サイクルに共に２回行われるが
２回目の供給量はかなり減少する。

【００１２】さらに本発明の重要事項である気化器のス
ロットル弁６３と排気絞り弁６０とを結合するリンク装
置６２の作用について述る。上記メカニズムにより低負
荷時排気絞り弁６０を閉じるので過大なＥＧＲを抑制
し、筒内での良好な燃焼を得ることができる。しかし、
高負荷時には前記排気絞り弁６０が開いているので、シ
リンダ排気ポート２１が開くと膨張行程を終了したシリ
ンダ内の高温、高圧の燃焼ガスがシリンダから一気に排
出するので、回転弁部の熱負荷を軽減することができ
る。本発明による排気絞り弁は熱負荷が低く比較的軽い
条件でのみ閉じるものであるから、排気絞り弁が作動
し、シリンダ排気ポートからの燃焼ガスの排出が少くな
っても回転弁部の熱負荷は左程苛酷とはならない。

【００１３】

【実施例】以下図１、図３を参照し本発明の一実施例に
ついて説明する。図１は第１実施例に係る４サイクルエ
ンジンの断面図であり、既に従来例の項で説明した図２
と殆んど同一であるが、シリンダ排気ポート２１の部分
に気化器のスロットル弁６３とリンク装置６２を介して
連動し軽負荷時に閉じられ高負荷時には開く排気絞り弁
６０を新設したことを特徴としている。図３は従来例の
作用説明図である。次にこの４サイクルエンジンの構成
について簡単に説明する。

【００１４】図において１はシリンダ、２はクランクケ
ース、３はシリンダヘッド、４はピストン、５はクラン
ク軸、６はコネクティングロッド、７は燃焼室、１２は
マフラで何れも内燃機関の部品で公知のものであるから
説明は省く。８はクランクケース室で内容積が小さく作
られている。１１は気化器で前記クランクケース室８に
連結されている。３２はリード弁（逆止弁）で前記気化
器１１の前記クランクケース室８への連結部に設けられ
クランクケース室側へのみ開く。１５は回転弁で前記シ
リンダヘッド３に設けられ前記クランク軸５に機械的に
結合されその１／２の速度で回転する。２２は連通部で
前記シリンダヘッド３に設けられ前記シリンダ１と前記
回転弁１５を連結している。２５は排気通路で前記シリ
ンダヘッド３に設けられ前記回転弁１５と前記マフラ１
２を連結している。２７は給気チャンバで給気の溜り空
間で前記シリンダ１の下部に連結されている。

【００１５】３１はリード弁（逆止弁）で前記給気チャ
ンバ２７の前記シリンダ下部との連結部に設けられ、給
気チャンバ２７側への流れのみ許容する。２６は給気通
路で前記シリンダヘッド３に設けられ前記給気チャンバ
２７と前記回転弁１５を連結している。２３は回転ポー
トで前記回転弁１５に設けられその回転により前記連通
部２２を給気通路２６或は排気通路２５へ切換え連通す
る。２０はシリンダ給気ポートで前記給気チャンバ２７
とクランクケース側との接続口で前記リード弁３１のク
ランクケース側に設けられている。図ではシリンダ下部
に設けられているがクランクケース２に直接設けること
も可能である。２１はシリンダ排気ポートで前記シリン
ダ１のピストンの下死点より少し上のシリンダ壁を貫通
した穴で前記マフラ１２に連通している。５０は尾管で
前記マフラ１２を大気へ連通している。

【００１６】次に前記実施例の作用について説明する。 （１）給気行程 ピストンが給気上死点で図３上段に示すように回転弁１
５が開き連通部２２と給気通路２６を連通し給気行程が
はじまる。給気行程の終期にピストンにより排気ポート
２１が開かれマフラ１２からシリンダ１内へ排気が逆流
し、給気混合気内に排気ガスが流入し所謂ＥＧＲの状態
となる。高負荷時には気化器スロットル弁６３が開いて
いるので、給気量が多くシリンダ内ガス圧も高く前記Ｅ
ＧＲ量も少ないが、低負荷時には従来例では気化器スロ
ットル弁３２が閉じているので、前記ＥＧＲ量が多くな
り、失火などの現象が起りエンジン回転が低下したりＨ
Ｃが排出され公害の原因となっている。しかし本発明で
は前記のとおり気化器スロットル弁６３と排気絞り弁６
０がリンク装置６２で連結されており、軽負荷で気化器
スロットル弁６３が閉じているときには排気絞り弁６０
が閉じることにより、低負荷時の過大なＥＧＲが抑制さ
れシリンダ内での良好でＮＯ_X の少ない燃焼が得られ
る。なお前記給気行程時クランクケース室内の混合気が
給気チャンバ２７内にピストン下降とともに供給され
る。

【００１７】（２）圧縮行程 次に給気下死点で回転弁１５が連通路２２を閉じ、ピス
トン４の上昇とともにシリンダ排気ポート２１も閉じる
と圧縮行程にうつり、圧縮上死点少し手前で点火栓によ
り点火される。圧縮行程時ピストンの上昇と同時に気化
器をへた混合気がクランクケース室内へ供給される。 （３）爆発膨張行程 回転弁１５は閉じたままであり、燃焼ガスの圧力でピス
トンが押し下げられ、クランク軸にトルクを発生する。
爆発膨張行程は膨張下死点で終了するが、該下死点少し
手前でピストンにより高負荷時シリンダ排気ポート２１
が開かれて燃焼ガスはブローダウンし、マフラ１２へ流
出する。なお軽負荷時に排気絞り弁が作動しているので
シリンダ排気ポート２１からの排ガスのブローダウンは
ないが、このときの回転弁１５の熱負荷はさほど苛酷で
はない。従って本発明のような構成としても軽負荷から
高負荷にわたり回転弁装置が過熱するおそれはない。な
お爆発膨張時ピストンの下降と同時に、気化器をへた混
合気がクランクケース室内に供給される。

【００１８】（４）排気行程 膨張行程下死点で回転弁１５が排気系通路を開き、つい
でピストンが上昇すると排気ガスはマフラ１２より尾管
５０をへて外気へ放出される。このとき同時に気化器を
へて混合気がクランクケース室内へ供給される。なお、
この型式の４サイクルエンジンにおいて、前記クランク
ケース室及び給気チャンバ２７への混合気の供給は１サ
イクルに共に２回行われるが、２回目の供給量はかなり
減少される。

【００１９】

【発明の効果】本発明は前記のとおり、シリンダ排気ポ
ート２１に設けられた排気絞り弁６０と気化器スロット
ル弁６３とをリンク装置６２で結び、排気絞り弁６０が
高負荷時に開き、低負荷時に閉じるように構成したの
で、高負荷時には膨張行程終期にピストンが排気ポート
を開くと高温、高圧の燃焼ガスがシリンダの外部即ちマ
フラ部にブローダウンされ、これに続くピストン上昇に
よるおこる排気行程に、燃焼室上部の回転弁をへて排出
される燃焼ガスが減少するため、回転弁の熱負荷は小さ
く維持できる。一方低負荷時には、前記のとおり給気行
程終期のピストン下降時シリンダ排気ポート部がシリン
ダ内と連通するが、この時は排気絞り弁が閉じるためマ
フラからの既燃ガスの逆流が抑制され過大なＥＧＲがな
くなり、シリンダ内混合気に対する失火等の悪影響を防
止することができる。これらによって低負荷から高負荷
までの良好な燃焼が実現でき、清浄な排ガスの小型エン
ジンが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る４サイクルエンジンの概要図

【図２】本出願人による先願の従来例の図１応当図

【図３】従来例の作動説明図

【符号の説明】

１…シリンダ、４…ピストン、７…燃焼室、１５…回転
弁、２１…シリンダ排気ポート、６０…排気絞り弁、６
２…リンク装置、６３…気化器スロットル弁。

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【手続補正書】

【提出日】平成４年５月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 25/07 ５８０ Ｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ（１）とピストン（４）とシリ
   ンダヘッド（３）で燃焼室（７）を構成し、該燃焼室
   （７）上部に弁装置（１５）を持ち、ピストン（４）の
   下死点近傍で燃焼室が外部と連通するシリンダ排気ポー
   ト（２１）を具えた４サイクルエンジンにおいて、前記
   排気ポート（２１）部に設けられ気化器スロットル弁
   （６３）と連動し該気化器スロットル弁の低開度時に閉
   じる排気絞り弁（６０）を有してなる４サイクルエンジ
   ン。