WO2008004449A1 - Moteur à deux temps à balayage stratifié - Google Patents

Moteur à deux temps à balayage stratifié Download PDF

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WO2008004449A1
WO2008004449A1 PCT/JP2007/062520 JP2007062520W WO2008004449A1 WO 2008004449 A1 WO2008004449 A1 WO 2008004449A1 JP 2007062520 W JP2007062520 W JP 2007062520W WO 2008004449 A1 WO2008004449 A1 WO 2008004449A1
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piston
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leading air
air
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Inventor
Shigetoshi Ishida
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Nikko Tanaka Engineering Co., Ltd.
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    • F02M35/104—Intake manifolds
    • F02M35/108—Intake manifolds with primary and secondary intake passages

Definitions

  • the present invention relates to a two-cycle engine, and in particular, during the scavenging stroke, air introduced in advance (leading air) flows into the cylinder from the scavenging port, and then the air-fuel mixture passes through the scavenging passage from the crank chamber.
  • the present invention relates to a stratified scavenging two-cycle engine configured to be supplied from a scavenging port into a cylinder.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-121973
  • the conventional stratified scavenging two-stroke engine has a complicated structure to prevent the unburned gas from flowing out (blowing out) from the exhaust port, and the parts are more complex than a typical two-stroke engine. As the number of points increases, there is a problem that the manufacturing cost increases.
  • the present invention has been made in order to solve such a problem in the prior art, and can be expected to have a very excellent effect in terms of prevention of blow-through while having a simple structure.
  • An object is to provide a stratified scavenging two-cycle engine.
  • a piston is provided with a leading air passage for allowing leading air to flow from the outside into the internal space, and a scavenging communication port is provided at the side of the piston.
  • the exhaust port, the leading air port, the scavenging port, and the scavenging air inlet are formed on the inner peripheral surface of the cylinder, and the scavenging port and the scavenging air inlet are hermetically connected by the scavenging passage, and the scavenging communication is performed.
  • the mouth is formed in a position that overlaps the scavenging air inlet when the piston is near bottom dead center, and the leading air flow path has its end on one side when the piston is near top dead center
  • the leading air is formed at a position that overlaps the leading air port of the cylinder, and the leading air is guided to the leading air port and the leading air while the one end of the leading air flow path overlaps the leading air port in the suction process.
  • the air flow path It is configured to flow into the internal space of the piston, and in the scavenging process, while the scavenging communication port and the scavenging air inlet overlap, the leading air passes through the scavenging communication port, the scavenging air flow inlet, and the scavenging passage, The scavenging port force flows into the cylinder, and then the air-fuel mixture in the crank chamber flows into the cylinder from the scavenging port through the piston, the scavenging connection port, the scavenging air inlet, and the scavenging passage. It is structured and is characterized by that.
  • the leading air flow path is composed of a groove portion formed on the outer peripheral surface of the piston and a leading air inlet that communicates with the internal space of the piston.
  • the groove portion is a longitudinal groove and is formed laterally from its lower end.
  • the leading air inlet is formed at the upper end of the longitudinal groove, and the end of the lateral groove is at the leading air port when the piston is near the top dead center.
  • a rib for suppressing the gas flow in the vertical direction is formed inside the piston.
  • the leading airflow inlet is preferably configured to open toward the tangential direction of the inner peripheral surface of the piston.
  • the stratified scavenging two-cycle engine of the present invention can sequentially introduce the leading air and the following air-fuel mixture sequentially into the cylinder, and discharge the unburned gas from the exhaust port (blow off). It can be effectively reduced. As a result, it is possible to reduce the unburned gas HC in the exhaust gas and realize an engine with good combustion efficiency with a low fuel consumption rate.
  • the scavenging passage can be configured to be extremely short and compact, and the structure can be simplified.
  • leading air and air-fuel mixture taken from the outside pass through the inside of the piston, so that the piston can be cooled effectively, and the scavenging passage can be made shorter than the conventional one, so it can rotate at high speed. Even at times, the air-fuel mixture can be burned extremely efficiently, and a high-power engine can be obtained.
  • the leading air inlet is provided on the inner peripheral surface of the piston.
  • the leading air introduced into the piston during the intake stroke can be swirled along the inner peripheral surface of the piston, resulting in a scavenging process. Until the transition, the leading air introduced inside the piston and the air-fuel mixture in the crank chamber can be suitably separated.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a stratified scavenging two-cycle engine 1 according to the first embodiment of the present invention (a cross-sectional view of a cylinder block 2, a crankcase 3, etc.).
  • 4 is a cylinder
  • 5 is a crank chamber
  • 6 is a piston (at the top dead center)
  • 26 is a piston rod.
  • a carburetor 8 is connected to one side of the cylinder block 2 via an insulator 7, and an air supply passage 9 and a leading air passage 10 are formed therein.
  • the air supply passage 9 and the leading air passage 10 communicate with the cylinder 4 through an intake port 11 and a leading air port 12 that are opened on the inner peripheral surface of the cylinder 4.
  • an exhaust passage 13 is formed on the opposite side of the cylinder block 2, and this exhaust passage 13 communicates with the cylinder 4 through an exhaust port 14 that opens on the inner peripheral surface of the cylinder 4.
  • 15 is a throttle valve and 16 is an air valve.
  • FIG. 2 is an end view of the insulator 7 along the X-X line shown in FIG.
  • the intake port 11 and the leading air port 12 are displayed side by side in the vertical direction in FIG. 1, but in actuality, as shown in FIG. .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the cylinder block 2 and the piston 6 along the line Y—Y shown in FIG.
  • FIG. 6 is a view showing a state where the piston 6 is at the bottom dead center.
  • a pair of scavenging passages 17 and 17 are formed in the cylinder block 2 at positions facing each other across the axis of the cylinder 4.
  • Each scavenging passageway 17 extends in the vertical direction, and communicates with a scavenging port 18 and a scavenging air inlet 19 that open in a row at a predetermined interval on the inner peripheral surface of the cylinder 4. Connected to.
  • the scavenging ports 18 and 18 are positioned so that the upper edge is lower than the upper edge of the exhaust port 14 and are fully opened when the piston 6 is at the bottom dead center (near). Is formed. Further, as shown in FIG. 3, the lower surface side of the piston 6 is widely opened (lower surface opening portion 6a), and the internal space of the piston 6 is connected to the crank chamber 5 (FIG. 1) via the lower surface opening portion 6a. (See below).
  • FIG. 4 is a cross-sectional perspective view of the piston 6 taken along line Z1 shown in FIG.
  • a pair of through-holes (scavenging communication ports 20, 20) are located above the side of the piston 6 so as to face each other across the axis of the piston 6. 20) is formed.
  • the piston 6 has a leading air passage 30 formed therein.
  • the leading air flow path 30 is configured by an L-shaped groove portion 21 and a leading air inflow port 22.
  • the groove portion 21 is made up of a longitudinal groove 21a formed on the outer peripheral surface of the piston 6 and a transverse groove 2 lb extending laterally from the lower end thereof, and the leading air inlet 22 is formed at the upper end of the longitudinal groove 21a. 6 is configured to open in the tangential direction of the inner peripheral surface. The inner space of the groove 21 (the space surrounded by the groove 21 and the inner peripheral surface of the cylinder 4) is always in communication with the inner space of the piston 6 through the leading air inlet 22. .
  • the scavenging communication ports 20, 20 are a scavenging air inlet 19 formed on the inner peripheral surface of the cylinder 4 when the piston 6 is at the bottom dead center (near).
  • 19 starting ends of scavenging passages 17 and 17
  • the internal space of the piston 6 is in communication with the scavenging passages 17 and 17 through the scavenging communication ports 20 and 20 and the scavenging air inlets 19 and 19.
  • scavenging port 20, 20 does not overlap with the scavenging air inlet 19, 19 (or scavenging port 18, 18), the scavenging port 20, 20 is closed by the inner peripheral surface of cylinder 4. It becomes the state.
  • the lateral groove 21b of the groove portion 21 has the piston 6 at the top dead center (near). Sometimes, it is formed at a position overlapping the leading air port 12 formed on the inner peripheral surface of the cylinder 4. Therefore, when the piston 6 is at the top dead center (near), the inner space of the groove 21 is in communication with the leading air passage 10 via the leading air port 12, but the lateral groove 21b overlaps with the leading air port 12. If not, the groove 21 is closed in relation to the outside of the cylinder 4.
  • the intake port 11 is shifted to the left with respect to the leading air port 12, and the lateral groove 21b of the piston 6 is in a cycle in which the piston 6 moves up and down. It should not overlap with the intake port 11
  • FIG. 5 is a cross-sectional perspective view of the piston 6 taken along line Z2 shown in FIG. 1
  • FIG. 6 is a plan view of the cross section of the piston 6 shown in FIG.
  • 24 is a piston pin.
  • the piston pin 24 is held in a cylindrical piston pin boss 25, 25 formed so that both ends protrude from the inner peripheral surface of the piston 6 toward the center as shown in the figure.
  • the end faces 25a, 25a of these two screw pin bosses 25, 25 are opposed to each other with a predetermined interval (about 1/3 of the diameter of the piston 6) across the axis of the screw 6, and the piston pins 24
  • the upper part of the piston rod 26 (see FIG. 1 and FIG. 6) through which is passed is held between two opposed end faces 25a and 25a of the piston pin bosses 25 and 25.
  • one rib 27 is formed on each side of each piston pin boss 25, 25 (four in total). ing. These ribs 27 are configured to horizontally block the fan-shaped space between the outer peripheral surface of each piston pin boss 25 and the inner peripheral surface of the piston 6, and are arranged in the vertical direction inside the piston 6. The flow of gas is suppressed.
  • the internal space of the piston 6 communicates with the crank chamber 5 via the lower surface opening 6a, so that the pressure is reduced as in the crank chamber 5.
  • the shape is formed on the outer peripheral surface of the piston 6. While the formed lateral groove 21b overlaps with the leading air port 12 (that is, from the moment when it starts to overlap, until the piston 6 reaches top dead center, the overlapping is released and the leading air port 12 is closed) ), The space in the groove 21 (which is always in communication with the internal space of the piston 6 through the leading air inlet 22), and the leading air passage 10 are in communication with each other through the leading air port 12.
  • the outside air passes from the leading air passage 10 to the leading air port 12 and the leading air flow path 30 (groove portion 21, leading air inlet 22) to the inside of the piston 6.
  • the air flows into the space, and the internal space of the piston 6 (in particular, the space above the rib 27 shown in FIGS. 5 and 6) is filled with the leading air. That is, in the intake stroke of the engine, the leading air is sucked into the piston 6 and the air-fuel mixture is sucked into the crank chamber 5 at the same time.
  • the air-fuel mixture in the crank chamber 5 is pushed out by the increased pressure, passes through the inside of the piston 6, the scavenging communication port 20, the scavenging air inlet 19, and the scavenging passage 17, and is then swept. It flows into the cylinder 4 from the air port 18 and shifts to the next process (compression process).
  • the stratified scavenging two-cycle engine 1 of the present embodiment is configured so that the leading air and the subsequent air-fuel mixture sequentially flow into the cylinder 4 and thus the exhaust gas. Po It is possible to effectively reduce the outflow (blown-out) of unburned gas from the motor 14. As a result, it is possible to reduce the unburned gas HC in the exhaust gas, and to realize an engine with good combustion efficiency with a low fuel consumption rate.
  • the stratified scavenging two-cycle engine 1 of the present embodiment can be configured without using complicated elements such as a reed valve, and the scavenging passage 17 is configured to be extremely short and compact. Since it can be formed inside the cylinder block 2, it can be used to simplify the structure. Compared to a general two-cycle engine, the number of additional parts and structural changes are few, so the manufacturing cost is not so high and high performance engines are marketed at a low price. Can be supplied to.
  • the piston 6 can be cooled effectively, and the scavenging passage 17 is shorter than the conventional one. Therefore, the air-fuel mixture can be burned very efficiently even during high-speed rotation, which is very advantageous for obtaining high output.
  • ribs 27 are formed inside the piston 6, and the fan-shaped space between the outer peripheral surface of the piston pin boss 25 and the inner peripheral surface of the piston 6 is horizontally aligned. Therefore, the rib 27 suppresses the gas flow in the vertical direction inside the piston 6 (see FIGS. 5 and 6). Further, the leading air inlet 22 formed at the upper end of the longitudinal groove 21a of the piston 6 opens toward the tangential direction of the inner peripheral surface of the piston 6 as shown in FIG. The leading air introduced inside the piston 6 swirls along the inner peripheral surface of the piston 6.
  • the leading air flow path 30 (the groove portion 21 and the leading air inlet 22) for introducing the leading air into the internal space of the piston 6 is one for each piston 6. They are formed one by one, but two may be formed for one piston 6. In this case, the flow rate of the leading air can be increased.
  • the force S is adopted in which the intake port 11 opens on the inner peripheral surface of the cylinder 4 and is opened and closed by the vertical movement of the piston 6 (piston valve method), which is limited to this method. Other inhalation methods can be used than are possible.
  • the leading air flow path 30 of the piston 6 is configured by the L-shaped groove portion 21 and the leading air inflow port 22 disposed at the upper end thereof as shown in FIG. If the piston 6 is near top dead center, the leading air can flow into the internal space of the piston 6 from the outside.
  • the leading air inlet 22 ′ is placed on the inner peripheral surface of the cylinder 4 when the piston 6 ′ is at the top dead center (near). It opens on the outer peripheral surface of the piston 6 ′ at a position where it overlaps the formed leading air port 12).
  • This leading air inlet 22 ′ and the inner space of the piston 6 ′ (more than the rib 27 ′) The upper region) can be connected by a passage 28 in the piston.
  • leading air inlet 22 ′ opened on the outer peripheral surface of the piston 6 ′ overlaps with the leading air port 12 in the suction process.
  • outside air leading air
  • leading air passes from the leading air passage 10 to the leading air port 12, leading air passage 30 '(leading air inlet 22', piston internal passage 28), and the internal space of the piston 6
  • FIG. 1 shows a cylinder in a stratified scavenging two-cycle engine 1 according to the first embodiment of the present invention. Sectional drawing of block 2 and crankcase 3 grade
  • FIG. 2 is an end view of the insulator 7 taken along the X-X line shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the cylinder block 2 and the piston 6 along the line Y—Y shown in FIG. 1, showing the state where the piston 6 is at the bottom dead center.
  • FIG. 4 is a cross-sectional perspective view of the piston 6 taken along line Z1 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional perspective view of the piston 6 taken along line Z2 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view of a cross section of the piston 6 shown in FIG.
  • FIG. 7 is a view showing another configuration example of the leading air flow path 30 in the piston 6.

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Description

明 細 書
層状掃気 2サイクルエンジン 技術分野
[0001] 本発明は、 2サイクルエンジンに関し、特に、掃気行程の際、予め導入された空気（ 先導空気）が掃気ポートからシリンダ内へ流入し、続いてクランク室から掃気通路を経 て混合気が掃気ポートからシリンダ内へ供給されるように構成された層状掃気 2サイ クルエンジンに関する。 背景技術
[0002] 従来より、 2サイクルエンジンの掃気行程において、掃気通路等に予め導入された 先導空気と、それに続く混合気が、掃気ポートからシリンダ内へ向けて層状に流入す ることにより、未燃焼ガスが排気ポートから流出してしまうこと（吹き抜け）を防止できる ようにしたエンジン（層状掃気 2サイクルエンジン）が知られてレ、る。
[0003] 層状掃気 2サイクルエンジンにおいて、先導空気を掃気通路等に導入するための 方式としては、様々な方式のものがある。最も基本的なものとしては、掃気通路に、リ 一ド弁を備えた外気導入路が接続され、圧縮工程の際、低下したクランク室内の圧 力によって、外気導入路から掃気通路内に外気（先導空気）が流入するように構成さ れたものなどがある。
特許文献 1 :特開平 10— 121973号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 従来の層状掃気 2サイクルエンジンは、未燃焼ガスが排気ポートから流出（吹き抜 け）するのを防ぐために、構造が複雑となってしまったり、一般的な 2サイクルエンジン と比べて部品点数が多くなつて、製造コストが嵩んでしまうという問題があった。
[0005] 本発明は、このような従来技術における問題を解決すべくなされたものであって、単 純な構造でありながら、吹き抜け防止等の点で非常に優れた効果を期待することが できる層状掃気 2サイクルエンジンを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 [0006] 本発明の層状掃気 2サイクルエンジンは、ピストンに、外側から内部空間へ先導空 気を流入させるための先導空気流路が形成されるとともに、当該ピストンの側部に掃 気連絡口が形成され、シリンダの内周面に、排気ポート、先導空気ポート、掃気ポー ト、及び、掃気流入口が形成され、掃気ポートと掃気流入口とが掃気通路によって気 密的に接続され、掃気連絡口が、ピストンが下死点付近にあるときに、掃気流入口と 重なるような位置に形成され、先導空気流路は、その一方側の端部が、ピストンが上 死点付近にあるときに、シリンダの先導空気ポートと重なるような位置に形成され、吸 入工程において、先導空気流路の一方側の端部が先導空気ポートと重なっている間 に、先導空気が、先導空気ポート、先導空気流路を通ってピストンの内部空間へ流 入するように構成され、掃気工程において、掃気連絡口と掃気流入口とが重なって いる間に、先導空気が、掃気連絡口、掃気流入口、掃気通路を通って、掃気ポート 力、らシリンダ内へ流入し、続いて、クランク室内の混合気が、ピストンの内部、掃気連 絡口、掃気流入口、掃気通路を通って、掃気ポートからシリンダ内へ流入するように 構成されてレ、ることを特徴としてレ、る。
[0007] 尚、先導空気流路は、ピストンの外周面に形成された溝部と、ピストンの内部空間と 連通する先導空気流入口とによって構成され、溝部は、縦溝と、その下端から横方 向へ延在する横溝とからなる L字状に形成され、先導空気流入口は当該縦溝の上端 に形成され、横溝の端部が、ピストンが上死点付近にあるときに、先導空気ポートと重 なるような位置に形成されていることが好ましぐまた、ピストンの内部に、上下方向へ の気体の流動を抑制するためのリブが形成されていることが好ましい。更に、先導空 気流入口は、ピストンの内周面の接線方向へ向かって開口するように構成することが 好ましい。
発明の効果
[0008] 本発明の層状掃気 2サイクルエンジンは、先行する先導空気と後続の混合気とを、 順次シリンダ内へ流入させることができ、排気ポートからの未燃焼ガスの流出（吹き抜 け）を効果的に低減化することがきる。その結果、排ガス中の未燃焼ガス HCを少なく することができ、燃料消費率が低ぐ燃焼効率の良いエンジンを実現することができる [0009] また、リード弁等の複雑な要素を使用せずに構成することができるほか、掃気通路 を極めて短ぐかつ、コンパクトに構成することができ、構造を単純化することができる 。また、外部から取り入れた先導空気や混合気がピストンの内部を通過するため、ピ ストンを効果的に冷却することができるほか、従来のものと比べて掃気通路を短く構 成できるため、高速回転時においても混合気を極めて効率よく燃焼させることができ 、高出力のエンジンを得ることができる。
[0010] また、ピストンの内部にリブを形成した場合には、ピストン内部における上下方向へ の気体の流通を好適に抑制することができ、更に、先導空気流入口を、ピストンの内 周面の接線方向へ向かって開口するように構成した場合には、吸入行程においてピ ストンの内側に導入された先導空気を、ピストンの内周面に沿って旋回させることが でき、その結果、掃気工程に移行するまでの間、ピストンの内側に導入された先導空 気と、クランク室内の混合気とを好適に分離しておくことができる。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下、添付図面に沿って、本発明を実施するための最良の形態について説明する 。図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る層状掃気 2サイクルエンジン 1の断面図（シ リンダブロック 2及びクランクケース 3等の断面図）である。この図において 4はシリンダ 、 5はクランク室、 6はピストン（上死点にある状態）、 26はピストンロッドである。
[0012] シリンダブロック 2の一方側には、インシユレータ 7を介して気化器 8が接続されてお り、それらの内部には、給気通路 9、及び、先導空気通路 10が形成されている。給気 通路 9及び先導空気通路 10は、シリンダ 4の内周面において開口する吸気ポート 11 、及び、先導空気ポート 12を介してそれぞれシリンダ 4と連通している。また、シリンダ ブロック 2の反対側には、排気通路 13が形成されており、この排気通路 13は、シリン ダ 4の内周面において開口する排気ポート 14を介してシリンダ 4と連通している。尚、 この図において 15はスロットル弁、 16は空気弁である。
[0013] 図 2は、図 1に示す X—X線によるインシユレータ 7の端面図である。吸気ポート 11と 先導空気ポート 12は、説明の便宜上、図 1においては上下方向に並列して表示して あるが、実際には図 2に示すように、両者は左右方向へずれた位置にある。
[0014] 図 3は、図 1に示す Y—Y線によるシリンダブロック 2及びピストン 6の断面図であって 、ピストン 6が下死点にある状態を示す図である。この図力 も明らかなように、シリン ダブロック 2の内部には、シリンダ 4の軸線を挟んで対向する位置に一対の掃気通路 17, 17がそれぞれ形成されている。各掃気通路 17は上下方向に延在し、シリンダ 4 の内周面において所定間隔を置いて上下方向に並んで開口する掃気ポート 18及び 掃気流入口 19とそれぞれ連通しており、両者を気密的に接続している。
[0015] 尚、掃気ポート 18, 18は、上縁が、排気ポート 14の上縁よりも低くなるような位置、 かつ、ピストン 6が下死点（付近）にあるときに、全開する位置に形成されている。また 、図 3に示されているように、ピストン 6は下面側が広く開放されており（下面開放部 6a )、ピストン 6の内部空間は、この下面開放部 6aを介してクランク室 5 (図 1参照）と常に 連通状態にある。
[0016] 図 4は、図 1に示す Z1線によるピストン 6の断面斜視図である。図 4 (及び、図 1、図 3 )に示されているように、ピストン 6の側部上方には、ピストン 6の軸線を挟んで対向す る位置に一対の貫通孔 (掃気連絡口 20, 20)が形成されている。また、ピストン 6には 、先導空気流路 30が形成されている。本実施形態においては、この先導空気流路 3 0は、 L字状の溝部 21と、先導空気流入口 22とによって構成されている。溝部 21は、 ピストン 6の外周面に形成された縦溝 21aと、その下端から横方向へ延在する横溝 2 lbと力らなり、先導空気流入口 22は、縦溝 21aの上端において、ピストン 6の内周面 の接線方向へ開口するような構成となっている。尚、溝部 21内空間（溝部 21とシリン ダ 4の内周面とによって囲まれた空間）は、先導空気流入口 22を介して、常にピスト ン 6の内部空間と連通した状態となっている。
[0017] 掃気連絡口 20, 20は、図 3に示されているように、ピストン 6が下死点（付近）にある ときに、シリンダ 4の内周面に形成されている掃気流入口 19， 19 (掃気通路 17, 17 の始端）とそれぞれ重なるような位置に形成されている。従って、ピストン 6が下死点（ 付近）にあるときには、ピストン 6の内部空間は、掃気連絡口 20， 20、及び、掃気流 入口 19, 19を介して掃気通路 17, 17と連通状態となる力 S、掃気連絡口 20, 20が掃 気流入口 19, 19 (又は、掃気ポート 18， 18)と重なっていない場合には、掃気連絡 口 20, 20は、シリンダ 4の内周面によって閉じられた状態となる。
[0018] 溝部 21の横溝 21bは、図 1に示されているように、ピストン 6が上死点（付近）にある ときに、シリンダ 4の内周面に形成されている先導空気ポート 12と重なるような位置に 形成されている。従って、ピストン 6が上死点（付近）にあるときには、溝部 21内空間 は、先導空気ポート 12を介して先導空気通路 10と連通状態となるが、横溝 21bが先 導空気ポート 12と重なっていない場合には、溝部 21は、シリンダ 4の外側との関係に おいて閉じられた状態となっている。
[0019] 尚、図 2に示したように、吸気ポート 11は、先導空気ポート 12に対して左側へずれ た位置にあり、ピストン 6の横溝 21bは、ピストン 6が上下するサイクルの中で、吸気ポ ート 11とは重ならなレ、ようになってレ、る。
[0020] 図 5は、図 1に示す Z2線によるピストン 6の断面斜視図であり、図 6は、図 5に示した ピストン 6の断面の平面図である。これらの図において、 24はピストンピンである。この ピストンピン 24は、図示されているように両端がそれぞれ、ピストン 6の内周面から中 心に向かって突出するように形成された円筒状のピストンピンボス 25， 25内に保持さ れてレヽる。これら二つのビス卜ンピンボス 25, 25の端面 25a, 25aは、ビス卜ン 6の軸線 を挟んで、所定間隔（ピストン 6の直径の約 1/3)を置いて対向しており、ピストンピン 24が揷通されるピストンロッド 26 (図 1、図 6参照）の上部は、ピストンピンボス 25, 25 の対向する二つの端面 25a, 25aの間に保持されるようになっている。
[0021] また、図 5、図 6に示されているように、本実施形態においては、各ピストンピンボス 2 5, 25の両サイドに、リブ 27がそれぞれ一つずつ（合計四つ）形成されている。これら のリブ 27は、各ピストンピンボス 25の外周面とピストン 6の内周面との間の扇状の空 間を水平方向へ閉塞するような構成となっており、ピストン 6内部における上下方向 への気体の流動が抑制されるようになっている。
[0022] ここで、本実施形態の層状掃気 2サイクルエンジン 1の作用について説明する。ピス トン 6が下死点から上死点に向かって上昇してレ、く際、クランク室 5内の圧力は低下 する。そして、ピストン 6が上昇して吸気ポート 11が開き始めてから閉じられるまでの 間、クランク室 5の内外における圧力差により、混合気 (新気）が気化器 8から給気通 路 9、及び、吸気ポート 11を通ってクランク室 5内へ流入する。
[0023] このとき、ピストン 6の内部空間は、下面開放部 6aを介してクランク室 5と連通してい るため、クランク室 5内と同様に圧力が低下している。そして、ピストン 6の外周面に形 成されている横溝 21bが先導空気ポート 12と重なっている間（即ち、重なり始めた瞬 間から、ピストン 6が上死点に達した後、重なりが解除され、先導空気ポート 12が閉じ られるまでの間）、溝部 21内の空間（先導空気流入口 22を介してピストン 6の内部空 間と常に連通している。）と、先導空気通路 10とが、先導空気ポート 12を介して連通 状態となるため、内外の圧力差により、外気 (先導空気）が、先導空気通路 10から先 導空気ポート 12、先導空気流路 30 (溝部 21、先導空気流入口 22)を通ってピストン 6の内部空間へ流入し、ピストン 6の内部空間（特に、図 5、図 6に示したリブ 27よりも 上方の空間）が、先導空気によって満たされる。つまり、エンジンの吸入行程におい て、ピストン 6の内部には先導空気が、クランク室 5内には混合気が、同時に吸入され る。
[0024] ピストン 6が上死点から下死点に向かって下降していく際には、クランク室 5内の圧 力は上昇し、ピストン 6の内部空間も同様に圧力が上昇する。そして、ピストン 6の上 縁が排気ポート 14の上縁よりも低くなり、排気ポート 14が開口すると、シリンダ 4内の 燃焼ガスが排気通路 13から外部へ流出し始める。
[0025] 続いて、ピストン 6の上縁が掃気ポート 18の上縁と一致する高さになると、ピストン 6 の掃気連絡口 20, 20とシリンダ 4の掃気流人口 19, 19と力 S重なり台める力 それら が重なっている間（即ち、重なり始めた瞬間から、ピストン 6が下死点に達した後、重 なりが解除され、掃気流入口 19, 19が閉じられるまでの間）、ピストン 6の内部空間と 、掃気通路 16とが連通状態となり、かつ、掃気ポート 18が開口するため、ピストン 6の 内部空間及びクランク室 5の圧力により、ピストン 6の内部空間を満たしている先導空 気力 掃気連絡口 20、掃気流入口 19、掃気通路 17を通って、掃気ポート 18からシリ ンダ 4内へ流入し、シリンダ 4内の燃焼ガスを排気ポート 14から押し出して、シリンダ 4 内が掃気される。
[0026] そして、先導空気に続き、クランク室 5内の混合気が、上昇した圧力によって押し出 され、ピストン 6の内部、掃気連絡口 20、掃気流入口 19、掃気通路 17を通って、掃 気ポート 18からシリンダ 4内へ流入し、次の工程 (圧縮工程）へと移行する。
[0027] このように、本実施形態の層状掃気 2サイクルエンジン 1におレ、ては、先行する先導 空気と後続の混合気が、順次シリンダ 4内へ流入するようになっているため、排気ポ ート 14からの未燃焼ガスの流出（吹き抜け）を効果的に低減化することがきる。その 結果、排ガス中の未燃焼ガス HCを少なくすることができ、燃料消費率が低ぐ燃焼 効率の良いエンジンを実現することができる。
[0028] また、本実施形態の層状掃気 2サイクルエンジン 1は、リード弁等の複雑な要素を使 用せずに構成することができるほか、掃気通路 17を極めて短ぐかつ、コンパクトに 構成することができ、シリンダブロック 2の肉内部に形成することができため、構造を単 純ィ匕すること力 Sできる。また、一般的な 2サイクルエンジンと比べても、追加部品の点 数や、構造上の変更点は僅かであるため、製造コストもそれほど嵩まずに済み、高性 能のエンジンを低価格で市場に供給することができる。
[0029] 更に、外部から取り入れた先導空気や混合気がピストン 6の内部を通過するため、 ピストン 6を効果的に冷却することができ、かつ、従来のものと比べて掃気通路 17が 短く構成されているため、高速回転時においても混合気を極めて効率よく燃焼させる ことができ、高出力を得ようとする上で非常に有利である。
[0030] 尚、上述したように、ピストン 6の内部には、四つのリブ 27が形成されており、ピスト ンピンボス 25の外周面とピストン 6の内周面との間の扇状の空間を水平方向へ閉塞 するような構成となっているため（図 5、図 6参照）、ピストン 6内部における上下方向 への気体の流通は、これらのリブ 27によって抑制されることになる。また、ピストン 6の 縦溝 21aの上端に形成されている先導空気流入口 22は、図 4に示すように、ピストン 6の内周面の接線方向へ向かって開口しているため、吸入行程においてピストン 6の 内側に導入された先導空気は、ピストン 6の内周面に沿って旋回することになる。
[0031] 従って、吸入工程の際、ピストン 6の内部空間のうち、リブ 27の上方の空間が先導 空気で満たされる前に、先導空気力 Sリブ 27よりも下方の空間へ流出してクランク室 5 内の混合気と混ざり合ってしまったり、クランク室 5内の混合気がリブ 27の上方の空間 に流入して、当該空間内における先導空気の濃度（純度）を低下させてしまうというよ うな事態を好適に回避することができる。つまり、掃気工程に移行するまでの間、ビス トン 6の内側に導入された先導空気と、クランク室 5内の混合気とを好適に分離してお くことができ、その結果、排気ポート 14からの未燃焼ガスの流出（吹き抜け）を効果的 に低減化することができる。 [0032] 尚、本実施形態においては、先導空気をピストン 6の内部空間へ導入するための先 導空気流路 30 (溝部 21及び先導空気流入口 22)が、一つのピストン 6に対して一つ ずつ形成されているが、一つのピストン 6に対して二つずつ形成してもよい。この場合 、先導空気の流量を増加させることができる。また、本実施形態においては、吸気ポ ート 11がシリンダ 4の内周面に開口し、ピストン 6の上下動により開閉する方式（ピスト ンバルブ方式）が採用されている力 S、この方式に限定されるものではなぐ他の吸入 方式を採用することもできる。
[0033] また、本実施形態においては、ピストン 6の先導空気流路 30は、図 4に示したように L字状の溝部 21と、その上端に配置された先導空気流入口 22とによって構成されて いる力 必ずしも力かる構成に限定されるものではなぐピストン 6が上死点付近にあ るときに、外側からピストン 6の内部空間へ先導空気を流入させることができるのであ れば、どのような構成となっていてもよい。例えば、図 7に示すように先導空気流入口 22 'を、図 4の横溝 21bに相当する位置 (即ち、ピストン 6 'が上死点（付近）にあるとき に、シリンダ 4の内周面に形成されている先導空気ポート 12と重なるような位置）にお いてピストン 6 'の外周面上に開口させ、この先導空気流入口 22 'と、ピストン 6 'の内 部空間（リブ 27 'よりも上方の領域）とが、ピストン内通路 28によって接続されるような 構成とすることちできる。
[0034] この場合も、図 4に示したピストン 6を使用する場合と同様に、吸入工程において、 ピストン 6 'の外周面に開口している先導空気流入口 22 'が先導空気ポート 12と重つ ている間に、外気 (先導空気)が、先導空気通路 10から先導空気ポート 12、先導空 気流路 30 ' (先導空気流入口 22 '、ピストン内通路 28)を通ってピストン 6の内部空間 へ流入し、ピストン 6の内部空間（特に、図 7に示したリブ 27 'よりも上方の空間）を先 導空気によって満たすことができ、その後の掃気工程において、ピストン 6 '内の先導 空気と、それに続くクランク室 5内の混合気とを、層状に順次シリンダ 4内へ流入させ ることができ、排気ポート 14からの未燃焼ガスの流出等の問題を効果的に回避する こと力 Sできる。
図面の簡単な説明
[0035] [図 1]本発明の第 1の実施形態に係る層状掃気 2サイクルエンジン 1におけるシリンダ ブロック 2及びクランクケース 3等の断面図。
[図 2]図 1に示す X—X線によるインシユレータ 7の端面図。
[図 3]図 1に示す Y—Y線によるシリンダブロック 2及びピストン 6の断面図であって、ピ ストン 6が下死点にある状態を示す図。
[図 4]図 1に示す Z1線によるピストン 6の断面斜視図。
[図 5]図 1に示す Z2線によるピストン 6の断面斜視図。
[図 6]図 5に示したピストン 6の断面の平面図。
[図 7]ピストン 6における先導空気流路 30の他の構成例を示す図。
符号の説明
1：層状掃気 2サイクルエンジン、
2:シリンダブロック、
3:クランクケース、
4:シリンダ、
5:クランク室、
6, 6'：ピストン、
6a:下面開放部、
6b:内周面、
7:インシュレータ、
8:気化器、
9:給気通路、
10:先導空気通路、
11:吸気ポート、
12:先導空気ポート、
13:排気通路、
14:排気ポート、
15:スロットル弁、
16:空気弁、
17:掃気通路、 :掃気ポート、
:掃気流入口、
:掃気連絡口、
:溝部、
a:縦溝、
b:横溝、
, 22'：先導空気流入口、:ピストンピン、
:ピストンピンボス、a:端面、
:ピストンロッド、a:上部の外側曲面、, 27'：ジブ、
:ピストン内通路、 ， 30' :先導空気流路

Claims

請求の範囲
[1] ピストンに、外側から内部空間へ先導空気を流入させるための先導空気流路が形 成されるとともに、
前記ピストンの側部に掃気連絡口が形成され、
シリンダの内周面に、排気ポート、先導空気ポート、掃気ポート、及び、掃気流入口 が形成され、
前記掃気ポートと掃気流入口とは、掃気通路によって気密的に接続され、 前記掃気連絡口は、ピストンが下死点付近にあるときに、前記掃気流入口と重なる ような位置に形成され、
前記先導空気流路は、一方側の端部が、ピストンが上死点付近にあるときに、前記 シリンダの先導空気ポートと重なるような位置に形成され、
吸入工程にぉレ、て、前記先導空気流路の一方側の端部が先導空気ポートと重なつ ている間に、先導空気が、前記先導空気ポート、先導空気流路を通ってピストンの内 部空間へ流入するように構成され、
掃気工程において、前記掃気連絡口と前記掃気流入口とが重なっている間に、先 導空気が、前記掃気連絡口、掃気流入口、掃気通路を通って、掃気ポートからシリン ダ内へ流入し、続いて、クランク室内の混合気が、前記ピストンの内部、掃気連絡口、 掃気流入口、掃気通路を通って、掃気ポートからシリンダ内へ流入するように構成さ れていることを特徴とする、層状掃気 2サイクルエンジン。
[2] 前記先導空気流路は、前記ピストンの外周面に形成された溝部と、当該ピストンの 内部空間と連通する先導空気流入口とによって構成され、
前記溝部は、縦溝と、その下端から横方向へ延在する横溝とからなる L字状に形成 され、
前記先導空気流入口は、前記縦溝の上端に形成され、
前記横溝の端部は、前記ピストンが上死点付近にあるときに、前記先導空気ポート と重なるような位置に形成されていることを特徴とする、請求項 1に記載の層状掃気 2 サイクルエンジン。
[3] 前記ピストンの内部に、上下方向への気体の流動を抑制するためのリブが形成され ていることを特徴とする、請求項 1に記載の層状掃気 2サイクルエンジン。
前記先導空気流入口が、前記ピストンの内周面の接線方向へ向かって開口するよ うに構成されていることを特徴とする、請求項 2に記載の層状掃気 2サイクルエンジン
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