JPS5851127B2 - 空冷式２サイクル内撚機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空冷式の２サイクル内燃機関の改良に関するも
のである。

ガソリンエンジンの冷却手段は、一般的に空冷式、水冷
式の両方式に大別され、前者はシリンダーブロックやシ
リンダーヘッド周に冷却フィンを設けてエンジンの熱を
外部に放出し、エンジンの冷却を図るものである。

そしてこの空冷式冷却手段は構造が簡単であるため小型
のエンジンに用いられることが多い。

このような空冷式エンジンは放熱フィンと外気との熱交
換でエンジンの冷却が行われるため冷却が充分に行われ
ない場合が発生し易く、エンジンの過熱を生じ易い。

この結果、エンジンの異常燃焼、ノッキングの発生等を
生じ、エンジン出力の低下を来す他、未燃ガス発生増加
等を来してエミッション対策上も好ましくない。

そこでこの対策として水冷式による冷却手段を採用する
ものもあるが、これによるとシリンダー壁層にウォータ
ージャケットを形成したり、水ポンプを必要とする等に
より構造が複雑化すること、これによりコストが高くな
り、又重量の点でも重くなり、更にメンテナンスの点で
も余り好ましいとはいえないこと、水ポンプ駆動等によ
り動力損失が大きいこと等々を考えあわせると小型のエ
ンジンには好ましくない。

本発明者は従来の空冷エンジンにおける上記した諸問題
点な解決すべ（本発明を成したものである。

本発明の目的とする処は、上記熱交換装置の吸熱部を２
サイクルエンジンシリンダヘツドの燃焼室クエンチング
エリアの排気ポート上方部に露出せしめて装着し、且つ
発熱部を含む他の部分をシリンダヘッド外部に露出せし
める如くし、熱交換装置をシリンダヘッドに取付孔を設
けて圧入、螺合等で嵌合固定する如く取り付けることが
でき、構造簡単、エンジンに複雑な加工や変更を要する
ことなく、且つ安価に提供することができるとともに熱
交換装置も信頼性の高いものが得られ、信頼性に優れ、
且つ確実で有効な冷却手段を備える空冷式２サイクル内
燃機関を提供する。

以下に本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳述す
る。

図は本発明の詳細な説明及び２サイクルエンジンに適用
した場合に好適する発明を一実施例として示している。

１０は２サイクルエンジンで、エンジン１０は最も下位
のクランクケース１１、この上に載置され、結合された
シリンダーフロック１２、この上に載置され、結合され
たシリンダーヘッド１３から成る。

シリンダーブロック１２の内部とシリンダーヘッド１３
の内項面下には燃焼室１４が形成され、そしてシリンダ
ーブロック１２の内周にはピストン１５が摺動自在に嵌
合され、ピストン１５の下にはコンロッド１６を連結さ
れ、クランクケース１１内に臨むクランクシャフト１７
にコンロッド１６が連結されている。

シリンダーブロック１２の一部には吸気ポート１８が開
口し、これが接続管１９を介してキャブレター２０に接
続され、又シリンダーフロック１２の他の部分には排気
ポート２１が開口し、接続管２２等を介して排気管２３
に接続されている。

そして上記したシリンダーフロック１２及びシリンダー
ヘッド１３の外周には冷却フィン１２ａ、１３ａが一体
に形成されている。

又シリンダーヘッド１３下の燃焼室１４の中央部頂部に
臨む如く点火プラグ２４が設けられている。

以上は２サイクルエンジンの一般的構造であるが、この
エンジン１０の燃焼室１４の内項部周辺に一部が露出す
る如く液体の気化潜熱を利用した熱交換装置３０を装着
する。

熱交換装置３０は所謂ヒートパイプと称される気化潜熱
式熱交換器と同構造である。

本体３１には信頼性を得るべく大径の銅棒、タフピッチ
銅棒を素材として用いた。

該素材を一端から軸方向へ中ぐり加工し、一端を本体３
１と一本の底部３２で塞ぎ、他端を開口した室３３を内
部に形成して、容器状に形成した。

そして容器状本体３１の内壁部には毛細管現象を惹起す
るウィック、即ち多孔性材を装着し或は内壁に細い溝を
設けても良い。

この本体３１の中間部より開口側の外周、即ちヒートパ
イプにおける蒸発部以外の部分でエンジンへの取付上支
障のない部分の外周には放熱フィン３６・・−・・・・
・・を軸方向へ順次間隙を設けて複数個積層状に設置す
る。

この放熱フィン３６・−・・・・・・・はタフピッチ銅
板を打抜き成形し、これを本体３１周に圧入等して固定
する。

本体３１０室３３内にはエチルアルコール、水の如き作
動媒体３５を注入し、室３３の開口端部３４を密閉し、
作動媒体３５を密封する。

開口端部３４の密閉は、本体３１と同素材で栓部材３７
を形成し、これを開口端部３４に嵌入し、両者をロー付
して一体化し、栓部材３７の中央には封入孔３８が設け
られ、これにより前記作動媒体３５を封入し、封入後、
この封入孔３８を・・ンダ等で塞ぎ密閉する。

以上において、栓部材３７を本体３１の開口端部３４に
ロー付したが、これはこの部分の作動媒体の凝縮部とし
て用いることによりこの部分の温度は１５０℃以下の如
き低温であるためロー付で実用上充分であり、又密閉効
果も高い。

以上の熱交換装置３０をエンジン１０の燃焼室内頂部周
辺にその一部が露出する如く装着する。

即ち、エンジン１０のシリンダーヘッド１３の一部にネ
ジ孔１３ｂを形成し、これに予じめ底部３２に近い部分
の外周にネジ部３９を形成した本体３１の先部を該ネジ
部３９を介してシリンダーヘッド１３のネジ孔１３ｂに
螺合して取り付ける。

本体３１先部のネジ部３９０基部には予じめフランジ部
４０を形成し、このフランジ部４０とシリンダーヘッド
１３のネジ孔１３ｂの外部開口側端周辺との間にワッシ
ャ４１を介入し、本体３１のネジ部３９でシリンダーヘ
ッド１３にこれを強固に螺締結合する。

この本体３１のシリンダーヘッド１３への装着は圧入に
よる固定でも良い。

以上において、取り付けられた熱交換装置３０の先端底
部３２はシリンダーヘッド１３の内項部の一部を成し、
燃焼室１４の上部に露出する如く設け、本体３１は燃焼
室１４の壁の一部を成す底部３２を下向きにして作動流
体３５が下方に蓄積するように設定する。

そして、４本体３１をシリンダーヘッド１３に装着した
状態で密封端部は上向きとなり、先部のネジ部３９を除
く部分はシリンダーヘッド１３上に露出し、放熱フィン
３６・・・・・・・・・は外部に露出して外気に渇され
ている。

以上の図示例ではエンジンの軸線上に、点火プラグ２４
が設げられているため、本体３１は傾斜して装着されて
いる。

本発明は空冷式２サイクルエンジンであるため、上記熱
交換装置３０の装着個所を以下の如（した。

２サイクルエンジン１０においては、燃焼室１４内にお
いて排気ポート２１０部分、燃焼室天井部周辺のクエン
チングエリアの排気ポート上辺部も最も高温となり、こ
のため燃焼室１４の熱負荷が高い。

従って、残溜ガスの温度上昇により自己発火を惹起し、
異常燃焼、ノッキングを発生する。

そこで、上記熱交換装置３０をシリンダーの燃焼室内に
おいて、これの底部３２を排気ポート２１の上方に位置
せしめる如く配設した。

点火プラグ２４の着火で燃焼室１４内の混合気は着火さ
れ、爆発してピストン１５をシリンダー内で昇降動させ
る。

このエンジン１０の燃焼時において、燃焼室１４内にそ
の一部を露出した熱交換装置は次の如く作用する。

即ち、燃焼室１４の熱により熱交換装置３０の該室１４
内に臨む本体３１の底部３２は加熱される。

本体３１の底部３２上に臨む下位に蓄積された作動媒体
３５は、この加熱により蒸発して蒸発部を成し、この蒸
気は本体３１内の室３３内を上昇して移動し、上方部で
凝縮し、凝縮して内壁に付着しだ液滴は下位の蒸発部に
帰還する。

この蒸発、蒸気の移動、凝縮、落下による液体の帰還作
用で作動媒体が燃焼室１４内の熱エネルギーを移動させ
る。

そして本体３１の蒸気移動部、凝縮部に相当する部分に
放熱フィン３６・・・・・・・−・を設げたためこれに
より熱交換は極めて効率的に行われ、又銅製であるため
伝熱効果が高く、この熱交換作用で底部３２を介して燃
焼室１４のこの部分を冷却し燃焼室１４内の許容温度以
上の上昇を抑制する。

上記した熱交換作用は熱伝導性のよい金属と比較した場
合でも重量当り数百倍以上であり、従って燃焼室１４０
頂壁の一部を熱交換装置３０の一部で構成するだけで充
分の冷却効果が得られ、燃焼室１４の温度上昇、過熱を
抑制することができる。

特に、２サイクルエンジンにおいて熱交換装置を排気ポ
ート２１上方に設けることにより上記の如く燃焼室１４
内の温度上昇、過熱をこれの冷却作用により抑制するの
は勿論であるが、特に排気ポート２１上部は高温の燃焼
ガスが外部に流出する通路となる関係上、燃焼ガスに渇
される時間が長いので他の部分に比べ高温となっている
。

そのためピストン上死点位置で圧縮され、点火時に自己
発火する虞れがある。

しかし、この最も高温になる部分に熱交換装置３０が臨
んでいるため、圧縮時、爆発時にガスの冷却を効果的に
行い、これの自己発火、異常燃焼の発生を抑制し、ノッ
キングの発生を防止する。

又以上と併せ燃焼室１４内の温度上昇、過熱を防止する
。

以上本発明について詳述したが、熱交換装置３０の素材
は適宜に選定することができる。

又熱交換装置３０の露出端面積、これの容積等を選択す
ることにより任意の冷却効果が得られる。

以上で明らかな如く本発明によれば、空冷式の２サイク
ル内燃機関において、上記熱交換装置の吸熱部を排気ポ
ート上方のクエンチングエリアに臨ませたため、最も高
温になる部分を効果的に吸熱、冷却し、又燃焼室内に効
果的に冷却し、毎回燃焼による熱負荷上昇による自己発
火を防止し、異常燃焼、これによるノッキングの発生を
防止し、熱効率向上により出力増加、高効率で出力の犬
なる２サイクルエンジンを得ることができる。

特に本発明によれば、２サイクルエンジンのシリンダヘ
ッドに穿孔し、これに容器状の熱交換装置を螺合や圧入
等で装着固定することができ、４サイクルエンジンの如
く弁機構に顧慮することなく、又弁機構に制約されるこ
となく、更に弁機構の配設が熱交換装置との兼ね合いで
制約されることなく、シリンダヘッドの前記所定の個所
に容易に取り付け、上記効果のある２サイクルエンジン
を得ることができ、既知の２サイクルエンジンの構造の
変更、複雑化をもたらすことなく安価に上記エンジンを
実現することができ、又既存の２サイクルエンジンにも
容易に実施できてこれの性能を大幅に向上せしめ得る等
多大の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明にかかわる２サイクルエンジンの縦断側面図
である。 尚、図面中１０はエンジン、１４は燃焼室、２１は排気
ポート、３０は熱交換装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の構成要件からなる空冷式２サイクル内燃機関
   。 （１）内部に液体を封入した容器状の液体熱交換装置 （２）該液体熱交換装置はシリンダヘッド外部から吸熱
   部（蒸発部）の端面が燃焼室に臨むようにシリンダヘッ
   ドに設けた取付孔を介して嵌合固定する如く該シリンダ
   ヘッドに取り付けられている （３）前記液体熱交換装置の端面ば燃焼室の内項部周辺
   で、ピストン上死点位置での半径方向末端部に形成され
   るクエンチングエリアで、且つ排気ポートの上方に位置
   し、該端面ば周囲の壁面の実質的な一部をなすように配
   設されている（４）前記液体熱交換装置の他の部分はシ
   リンダヘッド外部に露出している。 ２ 前記液体熱交換装置のシリンダヘッドから外部に露
   出している部分には冷却用の放熱フィンを備える前記特
   許請求の範囲第１項の２サイクル内燃機関。