JPH065015B2 - ２サイクルエンジンの排気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ピストン自体が排気弁として作用するエン
ジン、つまり、２サイクルエンジンの排気装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来より、２サイクルエンジンでは、主排気通路の他に
補助排気通路を設け、低速時には補助排気通路を閉止
し、高速時には補助排気通路を開放して、排気通路の断
面積をエンジンの回転速度に見合った面積にすることに
より、高速時の出力の向上を図った排気装置がある（た
とえば、特開昭６０−２４９６１４号公報参照）。この
高速時の出力を十分向上させるためには、上記補助排気
通路の断面積を十分大きくする必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、補助排気通路を開閉する補助バルブは、シリ
ンダ壁の肉厚を十分に保つためなどの理由により、補助
排気通路におけるシリンダから離れた位置に設けられ
る。このため、低速時には、閉止している補助排気通路
における補助バルブよりもシリンダ寄りの部分が燃焼室
の一部として機能するので、低速時の出力が低下する。
したがって、補助排気通路の断面積を十分に大きくでき
ない。つまり、全排気通路の断面積を大きく変化させる
ことができないので、十分な出力の向上が図れない。

そこで、補助排気通路を設ける他に、主排気通路自体の
断面積をも変化させることが考えられる。しかし、こう
すると、構造が極めて複雑になるおそれがある。

この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、構造を簡
単にしながら、エンジンの回転速度に応じて全排気通路
の断面積を大きく変化させることを可能にして、エンジ
ンの出力を十分に向上させることができる２サイクルエ
ンジンの排気装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明は、シリンダ内に
連通する主排気通路と、この主排気通路の側方に設けら
れ、上記シリンダ内と上記主排気通路との間を補助的な
排気通路として連結する補助排気通路と、この補助排気
通路の途中に設けられ、エンジンの回転速度の増大に応
じて回転することにより、上記補助排気通路を開放させ
るロータリーバルブとを備えた２サイクルエンジンの排
気装置において、上記主排気通路に、この主排気通路の
開度を調節する主バルブが設けられており、この主バル
ブは、上記ロータリーバルブに係合して、エンジンの回
転速度の増大に応じて補助排気通路を開放する方向に回
転する上記ロータリーバルブの回転にともない上記主排
気通路の開度を大きくする方向に駆動されるように構成
されているものである。

〔作用〕

この発明によれば、エンジンの回転速度の増大に応じ
て、補助排気通路が開放されるとともに、主排気通路の
開度が大きくなる。したがって、高速時には、全排気通
路の断面積が十分に大きくなるので、エンジンの出力が
大幅に向上する。一方、低速時には、全排気通路の断面
積が低速に見合った大きさに設定されるとともに、補助
排気通路の断面積、つまり容積を小さくし得るので、出
力の低下を減退させ得る。

また、主バルブは、補助排気通路に設けられるロータリ
ーバブルに係合して、このロータリーバルブの回転によ
り駆動されて、主排気通路の開度を増大させるから、そ
の駆動装置を別途必要としない。したがって、エンジン
の構造が複雑化するおそれが少ない。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１の実施例を示す第１図において、シリンダ１内に連
通する主排気通路２の主排気ポート３の両側方には、そ
れぞれ、２つの補助排気ポート４，５および６，７が設
けられている。この補助排気ポート４，６および５，７
は、通路面積の小さい第１および第２の補助排気通路
８，１０および９，１１によって、それぞれ、主排気通
路２に連通されている。つまり、補助排気通路８…１１
は、シリンダ１と主排気通路２との間を補助的な排気通
路として連結している。この補助排気通路８…１１は、
主排気通路２の側方に、つまり、主排気通路２からシリ
ンダ１の円周方向に位置ずれして、設けられている。

上記補助排気通路８，９および１０，１１の途中には、
それぞれ、双方向に回転するロータリーバルブ１２およ
び１３が設けられている。つまり、ロータリーバルブ１
２，１３は、シリンダ壁の肉厚を十分に保つためなどの
理由により、シリンダ１から離れたところに配設されて
いる。このロータリーバルブ１２，１３は、弁体１２
ａ，１３ａおよびバルブ通路１２ｂ，１３ｂを有し、後
述するように、エンジンの回転速度の増大に応じて、補
助排気通路８…１１を開放する。

第２図において、上記主排気通路２の上方のバルブ収納
室１４には、主バルブ１５が設けられている。この主バ
ルブ１５は、第３図のエンジン本体１６に軸支された軸
１７に、第２図の矢印Ａ方向に回転自在に支持されて、
後述するように、エンジンの回転速度の増大に応じて、
主排気ポート３の開度を大きくする。上記主バルブ１５
は、第１図のロータリーバルブ１２，１３よりもシリン
ダ１に近いところで開度を調節する。第２図の主バルブ
１５には、駆動ロッド１８との干渉を避けるための逃部
１５ａが設けられるとともに、一対の係合ピン１９が、
第３図のように、打込まれて固定されている。なお、第
２図の２０はキャップで、バルブ収納室１４を閉塞して
いる。

第３図の縦断面を示す第４図において、上記ロータリー
バルブ１２，１３は、上記弁体１２ａ，１３ａと、円柱
部１２ｃ，１３ｃと、軸部１２ｄ，１３ｄと、バルブピ
ニオン１２ｅ，１３ｅと、カム溝１２ｆ，１３ｆとが、
たとえば一体形成されてなる。このロータリーバルブ１
２，１３は、上記軸部１２ｄ，１３ｄがエンジン本体１
６に回転自在に軸支され、互いに左右対称に形成されて
いる。上記ロータリーバルブ１２，１３は、上記円柱部
１２ｃ，１３ｃの外周面に螺線状に刻設されたカム溝１
２ｆ，１３ｆが、つまり円とうカムが、上記係合ピン１
９に係合している。したがって、主バルブ１５は、ロー
タリーバルブ１２，１３に係合して、ロータリーバルブ
１２，１３の回転により、第２図の矢印Ａ方向に若干回
動する。

第５図において、上記駆動ロッド１８は、エンジン本体
１６内に設けられた摺動孔２１内を、エンジンの回転速
度の増大に応じて、駆動装置２２によって、右側へ移動
されるものである。この駆動ロッド１８には、左側のバ
ルブピニオン１２ｅに係合する第１のラック１８ａと、
ピニオン２３に係合する第２のラック１８ｂとが刻設さ
れている。上記ピニオン２３は、第４図のように、その
軸部２３ａにより、エンジン本体１６に回転自在に軸支
され、第５図に明示するように、右側のバルブピニオン
１３ｅにも係合している。したがって、両バルブピニオ
ン１２ｅ，１３ｅは互いに逆方向に回転する。

２４は軸受装置で、エンジン本体１６に固定され、上記
駆動ロッド１８の右側を支持するものである。２５は連
結部で、駆動ロッド１８に固定されるとともに、駆動装
置２２に係合していて、駆動装置２２の駆動力を駆動ロ
ッド１８に伝達する。この連結部２５は、図面のよう
に、軸受装置２４の右端に当接することによって、駆動
ロッド１８の低速時における位置決めを行う。なお、高
速時の位置決めは、駆動ロッド１８の右側の段部１８ｃ
が、軸受装置２４の内側端面２４ａに当接することによ
りなされる。

上記駆動装置２２は、図示しない、クランク軸に連結さ
れたカバナの回転により、クランク軸の回転速度が所定
値以上になったときに、鋼球が皿形の球面板の傾斜に沿
って移動する周知の装置である（前述の先行文献参
照）。また、この駆動装置２２は、図示しない、エンジ
ンの回転数を検知器で検知して、モータのアクチュエー
タを作動させる周知の構造としても良い。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

まず、エンジンの回転速度が小さい低速時には、第１図
の４つの補助排気通路８…１１が、ロータリーバルブ１
２，１３により閉止され、一方、第２図の主バルブ１５
が実線の位置に保持されて、主排気ポート３の開度が小
さく保たれている。このため、全排気通路の断面積は、
低速時に見合った小さなものとなる。

その後、エンジンの回転速度が所定速度になったとき、
第５図の駆動装置２２により、連結部２５を介して、駆
動ロッド１８が徐々に右側へ移動する。この移動にとも
なって、ピニオン２３および左側のバルブピニオン１２
ｅが、それぞれ、時計回りに回転される。このとき、右
側のバルブピニオン１３ｅは、ピニオン２３により、反
時計回りに回転される。

上記回転で、第１図のロータリーバルブ１２，１３は、
それぞれ、互いに反対方向、つまり矢印Ｂ，Ｃ方向に回
転し、中速時を示す第６図の位置まで回転する。このた
め、第１の補助排気通路８，１０がバルブ通路１２ｂ，
１３ｂを介して、主排気通路２に連通する。一方、上記
回転にともなって、第４図の係合ピン１９がカム溝１２
ｆ，１３ｆに沿って上昇するとともに、第２図の主バル
ブ１５が軸１７を中心として、矢印Ａ方向に若干回動す
る。このため、主排気ポート３の開度が若干大きくな
る。このように、第１の補助排気通路８，１０と、若干
大きく開かれた主排気ポート３とから排気されるので、
全排気通路の断面積が中速時に見合った大きさになる。

さらに、エンジンの回転速度が大きくなるに従い、第６
図のロータリーバルブ１２，１３が回転し続け、第２の
補助排気通路９，１１も開放され始める。やがて、第５
図の駆動ロッド１８の段部１８ｃが、軸受装置２４の内
側端面２４ａに当接する。この当接時に、バルブピニオ
ン１２ｅ，１３ｅおよび第７図のロータリーバルブ１
２，１３の回転が停止するとともに、第２の補助排気通
路９，１１が完全に開放される。一方、ロータリーバル
ブ１２の上記回転にともなって、第４図の係合ピン１９
がカム溝１２ｆ，１３ｆに沿って、さらに上昇する。そ
して、上記当接時には、第２図の主バルブ１５が一点鎖
線で示す上端位置で停止する。このように、４つの補助
排気通路８…１１と、大きく開かれた主排気ポート３と
から排気されるので、全排気通路の断面積が高速時に見
合った大きさになる。

上記構成において、この発明は、エンジンの回転速度の
増大に応じて、補助排気通路８…１１が開放される他、
主排気通路２の主排気ポート３の開度も大きくしてい
る。したがって、高速時には、全排気通路の断面積を十
分に大きくし得るので、エンジンの出力が大幅に向上す
る。

ところで、第１図の低速時には、閉止している補助排気
通路８…１１が燃焼室（図示せず）の一部として機能す
るので、その分だけ、低速時の出力が低下する。ここ
で、この発明は、補助排気通路８…１１による排気制御
の他、第２図の主排気ポート３の開度を調節する主バル
ブ１５を設けて、全排気通路の断面積を調節している。
したがって、主排気ポート３の開度を調節する分だけ、
第１図の補助排気通路８…１１の断面積を、つまり、容
積を小さくし得るから、低速時の出力の低下を減退させ
得る。

また、元来小型で、かつ簡易な２サイクルエンジンにお
いて、上記２通りの制御を行うことは、エンジンの大型
化および複雑化を招くという問題がある。これに対し、
この実施例は、補助排気通路８…１１が主排気通路２の
側方に設けられ、一方、第２図の主バルブ１５が主排気
通路２の上方に設けられている。したがって、補助排気
通路８…１１と、主バルブ１５とが、互いに干渉するお
それがないから、両者８…１１，１５を容易に配設し得
るので、エンジンが大型化するおそれが少ない。さら
に、この発明の主バルブ１５は、第４図の係合ピン１９
を介して、ロータリーバルブ１２，１３に係合して、こ
のロータリーバルブ１２，１３の回転により、主排気ポ
ート３の開度を調節する。このため、主バルブ１５の駆
動は、第５図の補助排気通路８…１１のための駆動ロッ
ド１８および駆動装置２２などによりなされるので、別
途駆動装置２２などを必要としない。したがって、エン
ジンが複雑化するおそれが少ない。

上記第１の実施例では、第２図の主バルブ１５が軸１７
の回りに回転して、主排気ポート３の開度を調節した
が、必ずしも回転によるものでなくても良い。この要部
を、第８図の第２の実施例に示す。

第８図において、ロータリーバルブ１２，１３には、第
４図のカム溝１２ｆ，１３ｆの代りに、第８図のよう
に、バルブピニオン１２ｅ，１３ｅが軸方向に長く形成
されている。一方、主バルブ１５には、その両側面に、
上記バルブピニオン１２ｅ，１３ｅに係合するラック１
５ｂが刻設されている。したがって、主バルブ１５は、
ロータリーバルブ１２，１３の回転により、矢印Ｄ方向
に進退して、主排気ポート３の開度を調節する。なお、
その他の構成は第１の実施例と同様であり、同一部分も
しくは相当部分には同一符号を付して、その説明を省略
する。

また、上記２つの実施例では、主バルブ１５を主排気通
路２の上方に設けているが、たとえば下方などに設ける
ことも可能であり、この発明に含まれる。なお、第１図
の低速時に、バルブ通路１２ｂ，１３ｂを介して、主排
気通路２に連通する周知の共鳴室を設けても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、エンジンの回
転速度の変化に対応して、ロータリーバルブが回転して
補助排気通路を開閉すると同時に、主バルブが駆動され
て主排気通路の開度を調節するので、エンジンの回転速
度に対する全排気通路の断面積の変化幅を大きくとるこ
とができ、これによって、高速時のエンジンの出力を十
分に向上できるとともに、低速時のエンジンの出力低下
を十分に抑制できる。しかも、上記ロータリーバルブに
係合させて、該ロータリーバルブの回転にともない主バ
ルブを駆動させる構成としているので、主バルブの駆動
専用の駆動装置が不要となり、したがって、エンジン全
体の構造を簡単に、かつ、小型に保ちつつ、上述のよう
に、広い速度範囲に亘りエンジンの回転速度に見合った
排気通路の断面積を確保させて、エンジン性能の向上を
図ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示し、エンジンの低
速時の平面断面図、第２図は第１図のII−II線断面図、
第３図は第２図のIII−III線断面図、第４図は第３図の
IV−IV線断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線断面図、第
６図は中速時の平面断面図、第７図は高速時の平面断面
図、第８図は第２の実施例の要部を示す縦断面図であ
る。 １…シリンダ、２…主排気通路、８，９，１０，１１…
補助排気通路、１２，１３…ロータリーバルブ、１５…
…主バルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ内に連通する主排気通路と、この
   主排気通路の側方に設けられ、上記シリンダ内と上記主
   排気通路との間を補助的な排気通路として連結する補助
   排気通路と、この補助排気通路の途中に設けられ、エン
   ジンの回転速度の増大に応じて回転することにより、上
   記補助排気通路を開放させるロータリーバルブとを備え
   た２サイクルエンジンの排気装置において、上記主排気
   通路に、この主排気通路の開度を調節する主バルブが設
   けられており、この主バルブは、上記ロータリーバルブ
   に係合して、エンジンの回転速度の増大に応じて補助排
   気通路を開放する方向に回転する上記ロータリーバルブ
   の回転にともない上記主排気通路の開度を大きくする方
   向に駆動されるように構成されていることを特徴とする
   ２サイクルエンジンの排気装置。