JPS6345489B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、２サイクルエンジンに係り、特にそ
の排気タイミングを変化させる排気バルブの構造
に関する。

〔従来の技術〕

２サイクルエンジンにおいては、シリンダ内面
の排気ポートをピストンの往復動によつて開閉し
ているために、排気タイミングは排気ポートの開
口上縁の位置によつて決定される。すなわち、一
般に２サイクルエンジンの特性としては、排気ポ
ートの高さを高くして排気タイミングを早める
程、高回転高出力形となり、逆に排気ポートの開
口高さを低くして排気タイミングを遅らせる程、
中低速形となることが知られている。

この相反する特性を両立させるために、最近、
シリンダ内面の排気ポートを予め高回転形の排気
タイミングに設定する、つまり、開口上縁の位置
を高くしておき、この排気ポートに連なる排気通
路の内面に排気ポートの開口上縁に臨む装着凹部
を形成するとともに、この装着凹部内に、エンジ
ン回転数に応じて回動される略鼓形の排気バルブ
を軸回り方向に回動自在に装着し、この排気バル
ブによつて排気タイミングをコントロールするよ
うにした２サイクルエンジンが本出願人によつて
開発されている。

このものはエンジンが低回転になると、排気バ
ルブが回動されてその回動先端側の外周面が排気
ポートの開口上縁に進出し、この排気ポートの開
口高さを低くして排気タイミングを遅らせ、ま
た、エンジンが高回転域に達すると、排気バルブ
の外周面が排気ポートの開口上縁から退いて排気
タイミングを早くし、低回転域から高回転域まで
回転数に応じた最適な排気タイミングを確保する
ようになつている。

そして、この種の排気バルブにあつては、回動
をスムーズに行なえるように、排気バルブの外周
面と装着凹部部との間に、周方向に沿う一定の〓
間（クリアランス）が設けられており、この〓間
は排気バルブを挾んだ上流側と下流側において、
夫々排気通路内に開口されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、排気バルブと装着凹部との間に〓間
が存在すると、排気バルブの回動位置がいずれで
あつても、ピストンが排気ポートを開いた際に、
高温の排ガスが〓間内に流れ込み易くなる。この
ため、排ガスが〓間を伝わつて排気バルブよりも
下流の排気通路内に吹き抜けてしまい、排気タイ
ミングが不所望に変動する不具合がある。

それとともに、エンジン運転中、装着凹部の内
面や排気バルブの外周面は高温となるために、排
ガス中に含まれるオイル分等が上記〓間内で加熱
されて、装着凹部の内面や排気バルブの外周面に
カーボン化して堆積し易くなる。すると、排気バ
ルブの円滑な回動が妨げられるとともに、ひいて
は排気バルブの膠着を招き、排気バルブが作動不
良を起す等の問題もある。

したがつて、本発明は、排気バルブと装着凹部
との間の〓間から排気が吹き抜けるのを防止で
き、エンジン回転数に応じた最適な排気タイミン
グを得ることができるとともに、〓間内にカーボ
ンが堆積し難くなり、排気バルブの作動を常に円
滑に保てる２サイクルエンジンの提供を目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明においては、シリンダの内面に
ピストンによつて開閉される排気ポートを設け、
この排気ポートに連なる排気通路の内面に、上記
排気ポートの開口上縁に臨む装着凹部を形成し、
この装着凹部内に、エンジン回転数に応じて軸回
り方向に回動されることにより、上記排気ポート
の開口上縁に進退可能に進出して排気タイミング
を変化させる排気バルブを回動可能に収容し、こ
の排気バルブの外周面と装着凹部の内面との間に
排気通路に開口する〓間を形成するとともに、こ
の〓間に面する排気バルブの外周面に、排気バル
ブが排気ポート側に最も回動された全閉状態にお
いても、上記装着凹部内に位置する溝を回動軸方
向に沿つて設けたことを特徴としている。

〔作用〕

この構成によれば、排気バルブの外周面の溝
は、この排気バルブが全閉位置に回動された状態
にあつても装着凹部内に位置するので、この溝の
部分では〓間の容積が急激に拡大することにな
り、排気ポートから〓間内に流れ込んだ排ガスは
〓間の部分で急激に膨張して圧力が低下し、エネ
ルギが失われる。このため、装着凹部内の溝がラ
ビリンスシールとして機能することになり、上記
〓間を通じて排ガスが排気通路に吹き抜けるのを
防止することができる。

また、このように〓間内を排ガスが流れ難くな
るから、その分、カーボンが堆積し難くなるとと
もに、たとえ装着凹部の内面や排気バルブの外周
面にカーボンが堆積したとしても、この堆積した
カーボンは排気バルブが回動する際に、エツジ状
となつた溝の開口縁部により掻き落とされること
になり、カーボンによる排気バルブの作動不良を
未然に防止することができる。

〔実施例〕

以下本発明を、図面に示す一実施例にもとづい
て説明する。

第１図は２サイクル水冷エンジンを示し、図中
符号１はシリンダ、２はピストン、３はシリンダ
ヘツド、４はウオータジヤケツト、５は点火プラ
グである。

シリンダ１の内面にはピストン２によつて開閉
される吸気ポート７、掃気ポート８および排気ポ
ート１０が設けられており、吸気ポート７は吸気
通路６に連なるとともに、排気ポート１０は排気
通路９に連なつている。そして、排気ポート１０
は第３図に示すように略矩形状をなしており、そ
の開口上縁１０ａの開口高さが高く形成されて、
排気タイミングが高回転形に設定されている。

ところで、排気通路９の内面には、排気ポート
１０の開口上縁１０ａに臨む装着凹部１１が形成
されている。この装着凹部１１はシリンダ軸と直
交する方向に沿い、しかも、排気通路９の全幅に
亘つて設けられており、断面略半円形状をなして
いる。そして、この装着凹部１１における排気ポ
ート１０の側の先端縁と排気ポート１０の開口上
縁１０ａとの間には、排気通路９の内面と面一を
なすエツジ部１２が形成されている。

このような装着凹部１１内には、排気ポート１
０の開口上縁１０ａに進退可能に進出して、排気
タイミングをコントロールする排気バルブ１３が
回動可能に装着されている。この排気バルブ１３
は軸方向に分割された一対の分割半片１４ａ，１
４ｂを中央部で衝合し、かつ連結ボルト１５およ
び位置決めピン１６で一体的に連結して構成され
ており、略鼓形をなしている。

この排気バルブ１３の取付け構造について第２
図を参照して説明すると、上記装着凹部１１の両
端部は軸方向に延長されて、シリンダ１の外側面
に開口する装着孔１７ａ，１７ｂをなしており、
これら装着孔１７ａ，１７ｂ内には排気バルブ１
３の支持ブラケツトを兼ねる閉塞部材１８ａ，１
８ｂが嵌装されている。そして、排気バルブ１３
の一端面には、回動軸１９が同軸状に突設されて
いるとともに、他端面には円筒状の受部２０が同
軸状に突設されており、この受部２０は一方の閉
塞部材１８ａにカラー２１を介して軸支されてい
る。また、回動軸１９は他方の閉塞部材１８ｂに
カラー２２および耐熱スポンジ製のブツシユ２３
を介して軸支されているとともに、この閉塞部材
１８ｂを貫通してシリンダ１の外方に導出されて
おり、この導出端は例えば図示しないリンク機構
を介してステツプモータあるいはガバナ等から構
成される排気タイミングコントロールユニツト２
４に接続されている。したがつて、排気バルブ１
３はエンジンの回転数に応じて所定の回動姿勢に
回動変位されるようになつている。

このような排気バルブ１３の外周面には、排気
ポート１０の開口上縁１０ａ側の開口形状に合致
する切欠き部２５が形成されている。切欠き部２
５に連なる排気バルブ１３の外周面は、排気通路
９内に進出して排気ポート１０の開口上縁１０ａ
を閉止し、排気ポート１０の実質的な開口高さを
減じる張り出し部２６をなしており、この張り出
し部２６は上記装着凹部１１の内面形状に沿う断
面略半円形状をなしている。そして、この排気バ
ルブ１３の張り出し部２６と装着凹部１１との間
には、排気バルブ１３の回動を円滑に行うため
に、周方向に沿う均一な〓間２７が形成されてお
り、この〓間２７は第４図に示すように排気ポー
ト１０の開口上縁１０ａの近傍および排気通路９
に開口されている。

なお、排気バルブ１３が装着凹部１１内に収容
された状態にあつては、その切欠き部２５の上面
が排気通路９の内面に対し面一となつている。

一方、排気バルブ１３の張り出し部２６の外周
面には、その回動軸方向に沿う複数の溝２８が周
方向に特間隔を存して凹設されている。これら溝
２８は張り出し部２６の回動範囲以上、つまり、
排気ポート１０に進出される範囲以上の領域に亘
つて設けられており、この回動先端の溝２８は張
り出し部２６の回動前端縁よりも周方向に沿つて
後方に偏位した部分に設けられている。したがつ
て、張り出し部２６の回動先端縁部は、張り出し
部２６の外周面と面一をなす先端エツジ部２９を
なしている。また、回動後端側に位置する複数の
溝２８は、排気バルブ１３が排気ポート１０の開
口上縁１０ａを閉止する位置に最大に回動された
全閉状態にあつても、排気ポート１０内に進出す
ることなく、常時装着凹部１１内に位置されてお
り、〓間２７内に開口している。

次に、上記構成の作用について説明する。

エンジンの低回転時には、排気バルブ１３は第
４図中想像線で示す如く、その張り出し部２６が
排気通路９内に進出するように回動され、排気ポ
ート１０の開口上縁１０ａを閉止している。した
がつて、排気ポート１０の開口高さが低くなり、
排気タイミングが変化する。

つまり、ピストン２の上昇に伴う排気ポート１
０の閉塞時には、この排気ポート１０は排気バル
ブ１３によつて開口上縁１０ａ側が閉じられてい
るので早く閉塞され、また、ピストン２の下降時
における排気ポート１０の開口時期は遅くなる。
このため、排気タイミングが遅れ気味となり、燃
焼爆発したガスは充分にピストン２を押し下げて
から排出される。

これに対し、エンジンの高回転時には、排気バ
ルブ１３が回動復帰され、張り出し部２６の外周
全面が装着凹部１１内に収容されるとともに、切
欠き部２５が排気通路９に対向合致される。この
ため、排気ポート１０の開口上縁１０ａが開かれ
ることになり、その分、排気ポート１０の開口高
さが高くなつてピストン２の昇降に伴う排気ポー
ト１０の開閉時期が変化する。つまり、ピストン
２の上昇時には排気ポート１０の完全閉止が遅れ
るとともに、逆に排気ポート１０の開口時期が早
くなるから、排気タイミングが早くなり、排ガス
は充分に排出されることになる。

したがつて、シリンダ１内のガスは、エンジン
の低中回転時には爆発エネルギを有効にピストン
２に伝えてから排出され、逆に高回転時にはガス
の排出が促進されるので、エンジンの回転数に応
じた最適な排気タイミングが得られ、出力の向上
や燃料消費量の低減を図れる等の利点がある。

ところで、上記構成においては、排気バルブ１
３の回動を円滑に行わせるため、その張り出し部
２６と装着凹部１１との間に、周方向に沿う〓間
２７を設けてあるために、排気ポート１０は開か
れると、排気バルブ１３の回動位置がいずれであ
つても、高温の排ガスが〓間２７内に流れ込み、
この〓間２７を通じて排気通路９内に吹き抜ける
虞れがあり得る。

しかるに、排気バルブ１３の張り出し部２６の
外周面には、この排気バルブ１３が全閉位置に回
動された状態においても、装着凹部１１内に位置
する溝２８を設けてあるので、この溝２８が〓間
２７に対向している部分では、〓間２７の容積が
急激に拡大することになり、この〓間２７内に流
れ込んだ排ガスは、溝２７の部分で急激に膨張し
て圧力が低下し、そのエネルギが失われる。

すなわち、装着凹部１１内に位置する溝２８が
ラビリンスシールとして機能することから、上記
〓間２７を通じて排ガスが排気通路９に吹き抜け
るのを未然することができる。したがつて、装着
凹部１１と排気バルブ１３との間に〓間２７と設
けたにも拘らず、低中回転時の排気タイミングが
不所望に変動することもなくなり、エンジンの回
転数に応じた最適な排気タイミングを得ることが
できる。

また、〓間２７内での排ガスの吹き抜けが防止
されることから、その分、装着凹部１１の内面や
排気バルブ１３の外周面にカーボンが堆積し難く
なるとともに、たとえこれら装着凹部１１の内面
や排気バルブ１３の外周面にカーボンが堆積した
としても、この堆積したカーボンは排気バルブ１
３が回動する際に、エツジ状となつた溝２８の開
口縁部によつて掻き落され、排気通路９内に排出
される。このため、カーボンが〓間２７に噛み込
まれることもなく、上記〓間２７の存在と相まつ
て、排気バルブ１３の回動が常時円滑となる利点
がある。

また、本実施例の場合、回動先端の溝２８の先
端縁部には、張り出し部２６の外周面と面一をな
す先端エツジ部２９が設けられているので、エン
ジンの低回転時には、この先端エツジ部２９が排
気ポート１０の開口上縁１０ａを閉じることにな
る。このため、ピストン２が排気ポート１０を開
くまでの間に排ガスが回動先端の溝２８を伝わつ
て排気通路９側に逃げることはなく、低回転時の
排気タイミングは確実に決定される。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明によれば、排気バルブの外
周面の溝がラビリンスシールとして機能するか
ら、この排気バルブと装着凹部との間の隙間を通
じて排ガスが吹き抜けるのを防止することがで
き、このため、低中回転時での排気タイミングが
変動することもなく、エンジン回転数に応じた最
適な排気タイミングが得ることができる。

しかも、〓間内を排ガスが吹き抜け難くなるか
ら、その分、カーボンが堆積し難くなるととも
に、たとえカーボンが堆積したところで、このカ
ーボンは排気バルブが回動する際に、エツジ状と
なつた溝の縁部により掻き落とされるから、カー
ボンが〓間に噛み込まれることもなく、上記〓間
の存在と相まつて、排気バルブの回動を常時円滑
に維持できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は２サ
イクルエンジンの断面図、第２図は第１図中−
線に沿う断面図、第３図は排気バルブの断面
図、第４図は排気バルブの作動状態を示す断面図
である。 １……シリンダ、２……ピストン、９……排気
通路、１０……排気ポート、１０ａ……開口上
縁、１１……装着凹部、１３……排気バルブ、２
７……〓間、２８……溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダの内面にピストンによつて開閉され
   る排気ポートを設け、この排気ポートに連なる排
   気通路の内面に、上記排気ポートの開口上縁に臨
   む装着凹部を形成し、この装着凹部内に、エンジ
   ン回転数に応じて軸回り方向に回動されることに
   より、上記排気ポートの開口上縁に進退可能に進
   出して排気タイミングを変化させる排気バルブを
   回動可能に収容し、この排気バルブの外周面と装
   着凹部の内面との間に排気通路に開口する〓間を
   形成するとともに、この〓間に面する排気バルブ
   の外周面に、排気バルブが排気ポート側に最も回
   動された全閉状態においても、上記装着凹部内に
   位置する溝を回動軸方向に沿つて設けたことを特
   徴とする２サイクルエンジン。