JPH0941977A - 二サイクル内燃エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掃気効率を高めて出力特性を向上させると共
に、燃費の向上と排気ガスの有害成分であるＨＣ、ＮＯ
ｘ等の排出量の低減を図り、特に、混合気の吹き抜け現
象の低減の図れる二サイクル内燃エンジンを提供する。 【解決手段】 シリンダ１０に排気ポート１７と掃気ポ
ート１８ａ、１８ａとを備えた二サイクル内燃エンジン
において、前記掃気ポート１８ａ、１８ａに至る掃気通
路１８、１８に外部に連通する空気取入孔１９、１９と
該空気取入孔１９、１９を開閉する逆止弁２０、２０と
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二サイクル内燃エ
ンジンに関し、特に、排気ガス中の有害成分を低減せし
めることができるループ掃気式（シュニュルレ式）二サ
イクル内燃エンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の二サイクル内燃エンジンにおい
ては、クランク室内等で予圧縮された混合気をシリンダ
室に供給し、それをピストンで圧縮して火花点火により
燃焼させ、前記シリンダ室内の燃焼ガスを排気ポートに
排出するべく構成されているが、排出される排気ガス中
には、ＨＣ（燃料の未燃成分）、ＮＯｘ（燃料の燃焼成
分）、ＣＯ（燃料の不完全燃焼成分）等の有害成分が不
可避的に含まれるものであって、これら有害成分を低減
させる方策が種々試みられている。

【０００３】その試みの一つとして、ユニフロー式の二
サイクル内燃エンジンにおいて、掃気流体（空気又は混
合気）を加圧・蓄圧してシリンダ室に吐出させ、該吐出
した掃気流体により前記シリンダ室の燃焼ガス（排気ガ
ス）を追い出し、燃焼時に前記シリンダ室に残留する排
気ガスの量を減少させて、掃気効率を高めると共に、着
火性を高め、失火率を小さくして出力特性を向上させた
ものが提案されている（特公平３ー９２８８号公報）。
前記提案は、掃気効率及び燃焼性が改善されたことか
ら、排気ガス中のＨＣ及びＣＯを低減させることができ
る。

【０００４】ところで、前記提案の内、空気を掃気流体
とするものは、シリンダ室を排気ガス層、空気層、混合
気層の三層に形成できるので、燃焼に供せられることな
く排出される混合気ガス量、いわゆる、吹き抜け損出を
低減できるが、燃料噴射ノズルをシリンダ室外周に臨設
する必要があるものである。一方、混合気を掃気流体と
するものは、燃料噴射ノズルを必要としないが、シリン
ダ室内を前記の如く三層とすることができず、吹き抜け
損出の低減の面で前記三層とするものに比べて劣ってい
る。

【０００５】前記従来の不具合を改良すべく、本発明の
出願人は、（イ）シリンダ室を排気ガス層、空気層、混
合気層の三層に形成するが、噴射ノズルをシリンダ室外
周に臨設する必要がなく、吹き抜け損出を低減できるユ
ニフロー式の二サイクル内燃エンジンを提案している
（特願平６ー１８３４７７号）。また、本発明の出願人
は、（ロ）シュニュルレ式二サイクル内燃エンジンにお
いて、吹き抜け損出を低減させるべく、シリンダ室の内
壁に混合気用の主掃気口に併設して空気又は希薄混合気
用の副掃気口を設け、該副掃気口をエンジンサイクルに
同期して駆動されるポンプに連通して、掃気サイクルの
初期に前記副掃気口を主掃気口より一瞬早く作動させ
て、混合気に先行して空気又は希薄混合気をシリンダ室
に噴出させ、排気ガスの排出を助けて残留排気ガスを減
少させ、混合気の吸気効率（掃気効率）を向上させたも
のを提案している（実開昭５７ー５３０２６号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記提
案（イ）の二サイクル内燃エンジンにおいては、掃気流
体として空気と混合気との二流体を加圧・蓄圧し、シリ
ンダ室に吐出する手段を示しているものの、基本的には
前記従来のユニフロー式の二サイクル内燃エンジンと同
様の構成であり、シリンダ室上部に位置する排気ポート
へ排気ガスを掃気するために、シリンダ室の周囲の数カ
所からシリンダ室に外気空気を吐出するものであるか
ら、携帯形作業機等に多用されているシュニュルレ式の
二サイクル内燃エンジンとは、その掃気の仕方、及び、
構造も異なるものであって、直ちに、前記シュニュルレ
式の二サイクル内燃エンジンに適用できるものではなか
った。

【０００７】また、前記提案（ロ）のシュニュルレ式の
二サイクル内燃エンジンは、空気を吐出する副掃気口が
エンジンサイクルに同期して駆動されるポンプに連通
し、該ポンプを介して外気空気をシリンダ室に導くもの
であるから、副掃気口、ポンプ等の専用の部品と構造を
必要とすると共に、それらの部品と構造をシリンダ室外
周及びクランク室等に臨設配置しなければならないもの
であって、構造及びコストの面で問題が生じる虞があっ
た。

【０００８】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、構成が簡単であり
ながら、掃気効率を高めて出力特性を向上させると共
に、燃費の向上と排気ガスの有害成分であるＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯｘ等の排出量の低減を図り、特に、混合気の吹
き抜け現象の低減の図れるシュニュルレ式二サイクル内
燃エンジンを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明に係る二サイクル内燃エンジンは、シリンダに排
気ポートとを備え、前記掃気ポートに至る掃気通路に外
部に連通する空気取入孔と該空気取入孔を開閉する逆止
弁とを設け、前記空気取入孔が前記掃気通路の下流側に
設けられる一方、前記逆止弁として用いられたリード弁
のリードが前記掃気通路の上流側に固定されていること
を特徴としている。

【００１０】また、本発明のシュニュルレ式二サイクル
内燃エンジンへの対応としては、シリンダの排気ポート
側と対向する側に吸気ポートを備え、前記両ポートの軸
心線の左右対称位置に一対の前記掃気ポートを前記吸気
ポート側方向に指向して開口せしめたことを特徴として
いる。

【００１１】前述の如く構成された本発明に係る二サイ
クル内燃エンジンは、クランク室予圧縮式のものであれ
ば、ピストンが上昇して圧縮行程に移ると、クランク室
内は圧力が低下するので、気化器から混合気がクランク
室に吸入され始めると共に、空気取入れ弁である逆止弁
も開いて、空気取入孔から外部空気が前記掃気通路の掃
気ポート部分側に流入し、該部分に空気層として滞留す
る。

【００１２】前記ピストンが、更に、上昇して上死点近
傍に移動すると、点火プラグにより点火され、燃焼室内
の混合気が爆発して、前記ピストンが下降する膨張行程
に入る。そして、前記ピストンが下降することでクラン
ク室内の混合気が圧縮されると共に、前記掃気通路の掃
気ポート部分に滞留している空気層も圧縮され、前記逆
止弁も閉じられる。前記ピストンが更に下降すると、前
記排気ポートが開口し、前記シリンダ室内の排気ガスが
前記排気ポートを介して前記シリンダ外に排出されはじ
める。

【００１３】更に、前記ピストンが下降して掃気ポート
を開口すると、まず、前記掃気通路の掃気ポート部分側
に予圧縮されて滞留している前記空気層が、前記吸気ポ
ート側方向に向けて前記シリンダの両側から前記シリン
ダ室内に吐出し、前記吸気ポート側の前記シリンダ室の
内壁で方向転換して流れることによって、該シリンダ室
内に残留している排気ガスを前記排気ポートを介して追
い出すべく作用して掃気する。前記空気層に続いて、混
合気が前記掃気通路と掃気ポートを介して同様に前記シ
リンダ室内に流入して前記シリンダ室内を更に掃気する
と共に、該シリンダ室内に混合気層を形成する。即ち、
前記ピストンが下降して、前記掃気ポートが前記シリン
ダ室に開口せしめられた直後においては、前記掃気通路
及び該掃気通路の上流側である前記クランク室に加圧・
蓄圧されている空気層及び混合気層の内、前記掃気通路
の上層（下流側）を占めている空気層のみが、前記シリ
ンダ室内の前記ピストンの上方に吐出される。この場
合、前記掃気ポートが、前記吸気ポート側方向に向けて
指向して配置されているので、前記掃気ポートから吐出
される空気は、指向性を持って流出し、前記シリンダ室
内に残留している排気ガスを前記排出ポートに向けて効
果的に追い出す役目をする。その後、前記掃気通路の下
層（上流側）を占めていた混合気層が、前記掃気ポート
から前記シリンダ室内に吐出され、前記吐出された空気
及び排気ガスを前記排出ポートに向けて掃気するべく作
用すると共に、前記シリンダ室内に混合気層を形成す
る。

【００１４】

【実施の形態】以下、添付の図を参照して本発明の一実
施例について説明する。図１は、本実施例のシュニュル
レ式二サイクル内燃エンジンのシリンダの縦断面図、図
２は、前記一実施例のシリンダの横断面図（吸気ポート
と排気ポートとは説明の都合上同一レベルにあるものと
して図示した）である。

【００１５】前記シュニュルレ式二サイクル内燃エンジ
ンのクランク室（図示せず）の上部に配置されるシリン
ダ１０は、クランクシャフト（図示省略）によって上下
に移動するピストンＰが嵌挿される円柱状の内壁面のシ
リンダ室１１を有するシリンダ部分１２と、スキッシュ
ドーム形の燃焼室１３が設けられたヘッド部分１４とが
一体に形成されており、その外周部には多数の冷却フィ
ン１５が付設されている。前記シリンダ部分１２には、
吸気ポート１６と排気ポート１７が段違いで向かい合う
ように開口せしめられると共に、前記両ポート１６、１
７を二分割する軸心線Ｆ−Ｆ（シリンダ１０の軸心線を
通る垂直面）を挟んで左右対称位置にループ掃気式（シ
ュニュルレ掃気式）の一対の掃気通路１８、１８が対向
して設けられている。

【００１６】前記一対の掃気通路１８、１８の下流側で
ある上部部分は、前記ピストンＰの項面Ｐ′との位置関
係で掃気ポート１８ａ，１８ａを形成するものであり、
前記シリンダ１２の前記掃気通路１８、１８の前記掃気
ポート１８ａ、１８ａ側の部分には、前記シリンダ１２
の外部に連通する空気取入孔１９、１９が各々穿設され
ている一方、前記一対の掃気通路１８、１８の内壁に
は、逆止弁２０、２０がその下端をスリワリ付丸小ネジ
２１、２１等により上流側で固定されると共に、上部部
分が前記空気取入孔１９、１９を閉鎖すべく配置されて
いる。

【００１７】なお、図示しないが、前記空気取入孔１
９、１９は、適宜のエアフィルタを介して外気に連通し
ている。

【００１８】本実施例の前記一対の掃気ポート１８ａ，
１８ａは、図２に示されているように、該掃気ポート１
８ａ，１８ａの端部両内壁面が前記吸気ポート１６方向
に向けて指向されており、前記掃気ポート１８ａ，１８
ａから前記シリンダ室１１に流入する空気及び混合気
は、前記吸気ポート１６側に向けて指向性を持って前記
シリンダ１２の両側から噴出され、前記吸気ポート１６
側の前記シリンダ室１１の内壁で方向転換して流れるこ
とによって、前記燃焼室１３内の排気ガスを前記排気ポ
ート１７から掃気する。

【００１９】次に、前記の如き構成の本実施例のシュニ
ュルレ式二サイクル内燃エンジンの作動について説明す
る。まず、前記ピストンＰが移動して、下死点から上昇
行程に入ると、シリンダ１２下方（前記ピストン下部）
に位置するクランク室（図示省略）の内圧が低下する傾
向となる。この状態からピストンＰが上昇すると、まず
掃気ポート１８ａ，１８ａが前記ピストンＰの上部によ
って塞がれ、次いで前記排気ポート１７も塞いで圧縮行
程に入る。

【００２０】前記ピストンＰが更に上昇して圧縮行程に
移ると、前記クランク室内は圧力が更に低下するから、
前記ピストンＰのスカート端Ｐ″が前記吸気ポート１６
の下縁を通過すると、図示しない気化器から混合気が前
記吸気ポート１６を介して前記クランク室に吸入され始
めると共に、空気取入れ弁である前記逆止リード弁２
０、２０のリード２０ａも開いて前記空気取入孔１９、
１９から外部空気が前記掃気通路１８、１８の前記掃気
ポート１８ａ，１８ａ側の部分に流入し、該部分に空気
層として滞留する。

【００２１】前記ピストンＰが、更に、上昇して上死点
近傍に移動すると、点火プラグ（図示省略）により点火
され、前記燃焼室１３内の混合気が爆発して、前記ピス
トンＰが下降する膨張行程に入る。そして、前記ピスト
ンＰが下降し、前記吸気ポート１６が前記ピストンＰの
スカート端Ｐ″で塞がれると、前記クランクケース内の
混合気が圧縮されると共に、前記掃気通路１８、１８の
掃気ポート１８ａ，１８ａ側にに滞留している空気層も
圧縮され、前記逆止リード弁２０、２０も閉じられる。
前記ピストンＰが更に下降すると、前記排気ポート１７
が開口し、前記シリンダ室１１内の排気ガスが前記排気
ポート１７を介して前記シリンダ１２外に排出されはじ
める。

【００２２】更に、前記ピストンＰが下降して前記掃気
ポート１８ａ，１８ａも開口すると、まず、該掃気ポー
ト１８ａ，１８ａ部分に予圧されている前記空気層が前
記吸気ポート１６側の方向に向けて前記シリンダ１２の
両側から前記シリンダ室１１内に噴出し、前記吸気ポー
ト１６側の前記シリンダ室１１の内壁で方向転換して流
れることによって、該シリンダ室１１内に残留している
排気ガスを前記排気ポート１７を介して追い出すべく作
用して掃気する。前記空気層に続いて、前記クランク室
内で予圧縮された混合気が前記掃気通路１８、１８と掃
気ポート１８ａ，１８ａを介して、同様に前記シリンダ
室１１内に流入して前記シリンダ室１１内を掃気すると
共に、該シリンダ室１１内に混合気層を形成する。

【００２３】即ち、前記ピストンＰが下降して、前記掃
気ポート１８ａ，１８ａが前記シリンダ室１１に開口せ
しめられた直後においては、前記掃気通路１８、１８及
び前記クランク室に加圧・蓄圧されている空気層及び混
合気層の内、前記掃気通路１８、１８の上層（下流側）
を占めている空気層のみが前記シリンダ室１１内の前記
ピストン７上方に吐出される。この場合、前記掃気ポー
ト１８ａ、１８ａが、前記吸気ポート１６方向に向けて
指向して配置されているので、前記掃気ポート１８ａ，
１８ａから吐出される空気は、指向性を持って流出し、
前記吸気ポート１６側の前記シリンダ室１１の内壁で方
向転換して流れることによって、前記シリンダ室１１内
に残留している燃焼ガスを前記排出ポート１７に向けて
効果的に追い出す役目をする。その後、前記掃気通路１
８、１８の下層（上流側）を占めている混合気層が前記
掃気ポート１８ａ，１８ａから前記シリンダ室１１内に
吐出され、前記吐出された空気を前記排気ポート１６に
向けて掃気するべく作用すると共に、前記シリンダ室１
１内に混合気層を形成する。

【００２４】以上のように、本実施例の二サイクル内燃
エンジンにおいては、掃気流体として用いられる空気と
混合気との成層流体が前記ピストンＰの下降により前記
掃気通路１８、１８（クランク室）で加圧・蓄圧された
後、前記シリンダ室１１の前記ピストンＰの上方に吐出
されることで、始めに掃気流体（空気）により燃焼ガス
が前記シリンダ室１１から追い出され、その後に掃気流
体（混合気）がシリンダ室１１に吐出されることによっ
て、排気ガス及び掃気流体（空気）の一部は、順次、前
記排気ポート１７から外部に排出されるが、掃気流体
（混合気）は最後にシリンダ室１１に吐出されるもので
あるから、前記掃気流体（混合気）の吹き抜け現象を減
少させ、かつ、前記シリンダ室１１内に残留する排気ガ
スの量を減少させて、掃気効率が高められる。

【００２５】また、残留する排気ガスが減少することか
ら、着火性が高められ、失火率が小さくなるので、出力
特性も向上する。更に、図３、及び、図４の(Ａ) 、(
Ｂ)の実験データから理解できるように、本実施例の二
サイクル内燃エンジンは、前記逆止リード弁（Ｒｅｅｄ
Ｖａｌｖｅ）２０、２０を付加しても、馬力、トルク
は従来のこの種の二サイクル内燃エンジン（Ｒｅｅｄ
Ｖａｌｖｅ無し、Ｎｏｒｍａｌ）に比べてその低下は見
られない。

【００２６】更にまた、前記の如く、掃気効率及び燃焼
性が高められることから、図５、及び、図６の(Ａ)、(
Ｂ)、( Ｃ)の実験データに示されているように、前記排
気ポート１７から排出される排気ガス中の未燃成分であ
るＨＣを大幅に低減させることができると共に、エンジ
ンの低回転域では、ＮＯｘも低減することができる。以
上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、
前記実施例に限定されるものではなく、本出願の特許請
求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲
で、設計において適宜変更できるものである。

【００２７】例えば、本発明のシュニュルレ式二サイク
ル内燃エンジンは、図示した実施例の構成に限定される
ものではなく、掃気ポートを備えたものであればどのよ
うなシュニュルレ式二サイクル内燃エンジンにも適用で
きる。また、使用する逆止弁は、適宜のものでよいが、
掃気通路中で極力抵抗とならぬ様に、図示例の如くに、
リードのみを丸小ネジで固定せしめる等の配慮を施す
と、好適である。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明に係る二サイクル内燃エンジンは、掃気通路上部（下
流側）に外部に連通する空気取入孔を穿設し、該空気取
入孔を開閉する逆止弁を設けるのみで、シリンダ室内の
掃気時に、混合気にさきだって、外気空気を前記シリン
ダ室に吐出できるので、混合気の吹き抜けを減少させる
ことができ、排気ガス中の未燃成分であるＨＣを減少す
ることができる。

【００２９】また、外気空気を直接取り入れることによ
り、燃焼室付近のシリンダの温度を低下させることもで
きる。更に、掃気効率及び燃焼効率が良くなることか
ら、燃焼室、ピストン上部、排気ポート部分のカーボン
付着を極力減少できる。更にまた、逆止弁を設けること
による馬力、トルクの低下は見られず、燃料消費率も良
好になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシュニーレ式二サイクル内燃エン
ジンの一実施例の縦断面図。

【図２】図１に示された実施例の横断面図。

【図３】図１に示された本実施例と従来の内燃エンジン
の回転数3500rpm（スロットル全開）における燃料消費
率と出力の比較図。

【図４】図１に示された本実施例と従来の内燃エンジン
の回転数5500rpm（スロットル全開）における燃料消費
率と出力の比較図。

【図５】図１に示された本実施例と従来の内燃エンジン
の回転数3500rpm（スロットル全開）におけるＮＯｘ、
ＣＯ、ＴＨＣの排出量の比較図（スロットル全開）。

【図６】図１に示された本実施例と従来の内燃エンジン
の回転数5500rpmにおけるＮＯｘ、ＣＯ、ＴＨＣの排出
量の比較図。

【符号の説明】

１０ シリンダ １６ 吸気ポート １７ 排気ポート １８ 掃気通路 １８ａ 掃気ポート １９ 空気取入孔 ２０ 逆止弁 Ｆ−Ｆ 軸心線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ１０に排気ポート１７と掃気ポ
   ート１８ａ、１８ａとを備えた二サイクル内燃エンジン
   において、 前記掃気ポート１８ａ、１８ａに至る掃気通路１８、１
   ８に外部に連通する空気取入孔１９、１９と該空気取入
   孔１９、１９を開閉する逆止弁２０、２０とを設けたこ
   とを特徴とする二サイクル内燃エンジン。
2. 【請求項２】 前記空気取入孔１９、１９が前記掃気通
   路１８、１８の下流側に設けられる一方、前記逆止弁と
   して用いられたリード弁２０、２０のリード２０ａ、２
   ０ａが前記掃気通路１８、１８の上流側に固定されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の二サイクル内燃エ
   ンジン。
3. 【請求項３】 前記シリンダ１０の前記排気ポート１７
   側と対向する側に吸気ポート１６を備え、前記両ポート
   １６、１７の軸心線Ｆ−Ｆの左右対称位置に一対の前記
   掃気ポート１８ａ、１８ａを前記吸気ポート１６側方向
   に指向して開口せしめたことを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の二サイクル内燃エンジン。