WO2009122640A1 - エンジン及びピストン - Google Patents

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WO2009122640A1
WO2009122640A1 PCT/JP2009/000349 JP2009000349W WO2009122640A1 WO 2009122640 A1 WO2009122640 A1 WO 2009122640A1 JP 2009000349 W JP2009000349 W JP 2009000349W WO 2009122640 A1 WO2009122640 A1 WO 2009122640A1
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WO
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piston
cylinder
engine
hole
mixture
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PCT/JP2009/000349
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English (en)
French (fr)
Inventor
土田秀一郎
Original Assignee
Tsuchida Shuichirou
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Publication date
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    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

Definitions

  • the present invention relates to, for example, an engine and a piston, and more particularly to an engine and a piston using a mixed fuel.
  • a mowing machine, a chain saw, and other small machines which are one of the machines equipped with an engine, burn a mixed fuel prepared by previously mixing a fuel such as gasoline and a lubricating oil for lubricating each part (member).
  • a fuel such as gasoline
  • a lubricating oil for lubricating each part (member).
  • Those equipped with a two-stroke engine that obtains power are widely used.
  • Such a two-stroke engine is configured to obtain power by burning mixed fuel and to lubricate respective members (see, for example, Patent Document 1).
  • the problem as described above is not limited to the two-cycle engine having a structure using mixed fuel in which fuel and lubricating oil are mixed beforehand.
  • the fuel and the lubricating oil may be mixed to obtain power and lubrication.
  • the problems as described above also exist.
  • the gap is further expanded, and the high temperature and high pressure combustion gas flows into the crank chamber from the extended clearance of the piston ring, and the engine oil is degraded and sludge (the engine oil has high heat and no combustion It becomes muddy and loses liquidity.)
  • the engine oil exposed to high temperature and pressure generates a large amount of atomized oil, and the piston reciprocates, so that the engine oil in the crank chamber also flows into the combustion chamber through the gap between the enlarged piston ring gap. It burns off with increased blowby gas.
  • the compression piston and two compression rings that receive combustion gas are used for the piston of the engine, and the gap between the compression ring joints is used 180 degrees apart to minimize blow through of the gas.
  • the present invention prevents the seizing of the cylinder or cylinder liner and the piston and peripheral members thereof, and can reduce the ratio of the lubricating oil in the mixed fuel, and the lubricating oil on the sliding surface between the engine and the cylinder or cylinder liner
  • the purpose is to provide a piston that can be actively supplied.
  • an engine in which an air-fuel mixture mixed with lubricating oil is supplied to a combustion chamber, between an inner wall of a cylinder or cylinder liner and a cylinder and piston ring of a piston.
  • the engine is characterized in that it is provided with a supply means by which the mixture is supplied, in particular a cylinder or cylinder in a two-stroke engine in which the mixture mixed with lubricating oil is supplied to the combustion chamber.
  • a two-stroke engine characterized by the provision of supply means between the inner wall of the liner and the barrel of the piston for the supply of air-fuel mixture.
  • a two-stroke engine and a four-stroke engine are included.
  • lubricating oil including, for example, two-cycle oil
  • fuel including, for example, gasoline
  • the mixing ratio of the fuel and the lubricating oil is not particularly limited.
  • lubricating oil is used to prevent performance deterioration due to seizing or abrasion caused by temperature rise due to friction of a cylinder of a crankshaft rotating at high speed inside the engine or a cylinder of a piston moving up and down substantially in contact with the inner wall inside the cylinder.
  • Engine oil is also a type of lubricating oil, and the type of lubricating oil may be any as long as it can function to prevent performance deterioration due to wear, and the type is not particularly limited.
  • the supply means provides the air-fuel mixture between the rotation shaft of the crankshaft and the inner wall of the cylinder or cylinder liner and the cylinder of the piston (hereinafter also referred to as "sliding surface"), etc.
  • sliding surface a through hole which penetrates the side surface of the piston and forms a passage for discharging the air-fuel mixture from the inside of the piston to the sliding surface, or a groove portion provided on the outer side surface of the cylinder of the piston Including those having the function of retaining.
  • the shape and size of the through hole and the groove portion but any shape may be used as long as it can optimally mix the mixture and retain an amount of mixture that does not reduce the efficiency of the piston drive.
  • pistons used in internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines are generally hollow cylindrical ones
  • the side surfaces of the pistons may be drills, cutting tools, etc. It is possible to process it and to make a through hole or to provide a groove.
  • the supply means actively supplies the air-fuel mixture in which the lubricating oil is mixed between the inner wall of the cylinder or cylinder liner and the cylinder portion of the piston and its peripheral members.
  • the sliding surfaces of the cylinder or cylinder liner and the piston and its peripheral members can be well lubricated, and the occurrence of seizing of the cylinder or cylinder liner and the piston and its peripheral members can be suppressed.
  • the fuel itself has a lubricating action by mixing lubricating oil for preventing seizure and wear with the fuel, but since the supply means is provided in the above aspect of the present invention, the mixture is inevitably mixed by the operation of driving the piston. Intrudes into the sliding surface, and as a result, during driving, the air-fuel mixture is always positively supplied, and an oil film can be formed on the sliding surface. This formed oil film reduces friction and wear of the sliding surface between the cylinder or cylinder liner and the piston and its peripheral members as lubricating oil.
  • a through hole penetrating through the cylinder of the piston is adopted.
  • the through hole is a hole that penetrates the wall surface of the piston, and the diameter and shape of the through hole (for example, a circle, an ellipse, a square, etc. or the presence or absence of a taper (for example, the diameter from the inside to the outside)
  • the through holes have no inclination and taper, and are provided at substantially equal intervals.
  • it is preferably drilled at a position which does not overlap with any of the exhaust ports, scavenging ports and intake ports.
  • a through hole is provided in a groove into which a piston ring is inserted (hereinafter, also referred to as "ring groove portion")
  • the strength of surrounding materials may be adversely affected to cause compressed gas leakage, which may make start difficult. Not desirable.
  • it is very difficult and expensive to provide a through hole by giving a slope from the lower surface portion of the ring groove portion it is very difficult to provide a through hole, especially in the case of a small diameter piston. It will waste time. It is not preferable to distribute as much mixture as possible instantaneously and form an oil film.
  • a plurality of holes is preferable to a single hole.
  • the through hole can be processed by a predetermined manufacturing method, and in detail, it can be processed by drilling and end milling with a drilling machine or a milling machine, punching by laser processing or pressing by a press, or a method by combining them. it can.
  • the process concerning a manufacturing method may be any timing of the manufacturing process of a 2-cycle engine or a piston, the timing which can implement
  • the mixed fuel is supplied to the inner wall surface of the cylinder or the cylinder liner from the inside of the piston through the through hole by the through hole provided in the piston. Therefore, the occurrence of seizing of the sliding surfaces of the cylinder or cylinder liner and the piston and its peripheral members can be reliably suppressed with a simple configuration.
  • the manufacturing method for providing the through hole is not complicated, and the through hole can be obtained only by adding one step of processing the through hole to the process of manufacturing the conventional two-cycle engine or piston. Can be manufactured. Therefore, the manufacturing cost is low, and energy consumption on the manufacturing side can be suppressed.
  • the through hole is provided at a position facing the inner wall surface of the cylinder or cylinder liner other than the exhaust port for exhausting the combustion gas burned in the combustion chamber.
  • the exhaust port is an exhaust port for releasing the combustion gas burned in the combustion chamber of the two-stroke engine into the atmosphere, and has a predetermined diameter. If the through hole is provided at a position overlapping with the exhaust port, the mixture before combustion in the crank chamber may be unintentionally discharged from the exhaust port through the through hole. If this happens, the air-fuel mixture that should also be used as lubricating oil is consumed wastefully, so it is necessary to provide the through hole at a position that does not overlap with the exhaust port, that is, a position facing the cylinder or cylinder liner inner wall surface other than such port. is there.
  • the through hole is provided at a position facing the inner wall surface of the cylinder or cylinder liner other than the exhaust port, so that the piston does not burn when sliding on the inner wall surface of the cylinder or cylinder liner. This prevents the mixture of air from being discharged directly from the through hole to the exhaust port. Therefore, wasteful discharge of air-fuel mixture is prevented, and efficient supply of air-fuel mixture to the sliding surface is achieved.
  • the through hole is provided at a position opposite to the inner wall surface of the cylinder or cylinder liner other than the port for introducing the mixture into the cylinder or cylinder liner.
  • the port for introducing the mixture into the crank chamber and / or the port for transmitting the mixture to the combustion chamber means the mixture of the mixture in the intake port and / or the crank chamber for introducing the mixture into the crank chamber (atomized mixed fuel And a scavenging port for supplying the combustion chamber to the combustion chamber. Therefore, when the through hole is provided at a position overlapping with the intake port and / or the scavenging port, the air-fuel mixture before combustion in the crank chamber may be discharged from the intake port and / or the scavenging port through the through hole.
  • the mixed fuel to be used also as lubricating oil is wastefully consumed, so positions that do not overlap with the intake port and / or scavenging port, that is, the through holes are inside the cylinder inner wall or cylinder liner inner wall It needs to be provided at the opposite position.
  • the fourth aspect it is possible to reliably prevent the occurrence of the gas escape that causes the mixture to escape from the port.
  • a supply path for supplying an air-fuel mixture between an inner wall surface of a cylinder or cylinder liner and a piston ring portion in an engine piston supplied with a mixture of lubricating oil to a combustion chamber. It has a piston characterized by having.
  • the supply path is a concept including one having the same configuration as the supply means described above, and indicates a flow path to which the air-fuel mixture is supplied.
  • the fuel itself provides a lubricating action by mixing lubricating oil for preventing seizure and wear with the fuel, but by providing a supply path, the piston moves toward the bottom dead center in conjunction with the driving action of the piston. Since the air-fuel mixture intrudes into the sliding surface automatically utilizing the compression of the air-fuel mixture when moving, as a result, the air-fuel mixture is always positively supplied during driving, and an oil film is formed on the sliding surface. It can be formed reliably.
  • a sixth aspect of the present invention is the piston according to the fifth aspect, characterized in that a through hole penetrating the cylindrical portion is adopted as the supply path.
  • the through hole is a hole that penetrates the wall surface of the piston, and the diameter and shape of the through hole (for example, a circle, an oval, a square, etc. or the presence or absence of a taper (for example, a shape whose diameter gradually decreases from inside to outside)
  • the through holes are not inclined or tapered and provided at substantially equal intervals.
  • it is preferably drilled at a position which does not overlap with any of the exhaust ports, scavenging ports and intake ports.
  • the mixture is positively and automatically supplied interlocking with the driving action of the piston from the inside of the piston toward the sliding surface with the cylinder or cylinder liner. can do.
  • a groove extending from the opening on the inner wall surface side of the cylinder or cylinder liner of the through hole toward the piston ring portion and / or piston ring portion A piston is characterized in that it is formed in a tubular portion.
  • the groove is a recess or groove provided on the outer side surface of the piston and having a predetermined width and a predetermined length (several mm to a full length), and the location, width and length dimensions (for example, from the top of the cylinder) There is no limitation on the length up to the lowermost portion), but it is preferably provided in the direction from the through hole to the top dead center and directly connected to the groove in which the piston ring is inserted.
  • the depth of the groove is not limited, it is preferably shallower (smaller) than the groove in which the piston ring is inserted, and specifically, for example, the depth of the groove in which the piston ring is inserted
  • the depth of the groove is preferably less than 1 mm, preferably about 0.5 mm to 0.8 mm. This is because it is preferable to minimize the area of the groove not in contact with the piston ring and to increase the area of the lower surface of the groove in contact with the piston rig as much as possible.
  • the width of the groove is preferably the same as the diameter of the piston surface through hole diameter.
  • the number of grooves is not limited, but preferably provided between the through holes of all through holes and the piston ring portion and between the piston ring portion and the piston ring portion.
  • the groove portion can be processed by a predetermined manufacturing method, and more specifically, can be processed by a drill and end mill processing with a drilling machine or a milling machine, a method by laser processing or pressing, or a composite method thereof.
  • the process concerning a manufacturing method may be any timing of the manufacturing process of a 2-cycle engine and a piston, the timing which can implement
  • “piston ring portion” refers to the piston ring itself, and “piston ring portion” refers to a portion including the groove portion from which the piston ring is removed.
  • the mixture supplied to the inner wall surface side of the cylinder or the cylinder liner through the through hole is guided by the groove portion to the piston ring portion and the piston ring portion, so that a wider range than the sliding surface with the piston Mixture can be supplied to the Therefore, lubrication and friction reduction of the sliding surfaces of the cylinder or cylinder liner and the piston and its peripheral members can be achieved more reliably.
  • the air-fuel mixture supplied from the inside of the piston through the through-hole penetrates the sliding surface using the piston drive (the air-fuel mixture is compressed when the piston moves toward the bottom dead center). (Or can be expressed as "smiling” or “smearing”), so even if the oil contained in the mixture is thin, it can be effectively supplied and an oil film can be formed, and it can not penetrate (extra). The mixture remains in the groove. Therefore, the stagnant mixture can be supplied to the sliding surface at any time. Further, the mixture can also permeate into the ring groove portion by the piston drive.
  • the mixture means is actively supplied by the supply means between the inner wall of the cylinder or cylinder liner and the cylinder portion of the piston and its peripheral members, with a mixture of lubricating oil being positively supplied.
  • the sliding surfaces of the cylinder or cylinder liner and the piston and its peripheral members can be well lubricated, and the occurrence of seizure of the sliding surfaces of the cylinder or cylinder liner and the piston and its peripheral members can be suppressed.
  • the supply means is a through hole penetrating the side surface of the piston
  • the mixture filling the inside of the engine is discharged from the inside to the outside of the piston to form an oil film on the sliding surface, so the mixture is lubricated
  • the lubricating effect of oil can be enhanced, the continuous drive of the piston can be resisted, and the occurrence of seizing and wear of the sliding surface can be suppressed.
  • the through hole at a position not facing any of the exhaust port, the scavenging port and the intake port, the air-fuel mixture supplied to the sliding surface through the through hole is not released from the various ports. It is possible to reliably and efficiently suppress the occurrence of seizure and wear of the sliding surface.
  • a groove is provided on the outer side surface of the cylinder of the piston, and in particular, the groove is located between the through hole and the piston ring portion and the piston ring (directly connected to the through hole) and directly connected to the ring groove
  • the mixture can be retained in the groove or can not be permeated (excess) mixture can be held in the groove. That is, the air-fuel mixture supplied from the space inside the piston through the through hole to the outer wall surface side of the piston cylinder by the groove is guided upward (the combustion chamber side), and the lubrication range of the sliding surface is further expanded.
  • the air-fuel mixture is guided to the upper side (the combustion chamber side) than the through hole via the groove portion, so that the air-fuel mixture stagnates on the sliding surface (from being supplied to the sliding surface downward (crank chamber The time to drop on the side) is longer than in the case of the through hole alone.
  • the mixture supplied from the through hole stays on the sliding surfaces of the cylinder or cylinder liner and the piston for a longer time to lubricate.
  • the proportion of lubricating oil in the mixed fuel can be reduced.
  • the mixing ratio of the conventional mixed fuel (specifically, the ratio of fuel and lubricating oil includes a ratio of about 20: 1 to 25: 1 Even in the case of a mixed fuel having a ratio far exceeding that of.), Seizure and wear of the sliding surface can be prevented.
  • the mixing ratio was not strictly maintained, seizing and wear would occur, causing engine damage, and therefore, it was necessary to pay close attention when creating the mixed fuel. In the case of failure to do this, a failure or the like occurs, so the cost is high and the management burden is inevitable.
  • various additives are mixed in the lubricating oil to enhance the lubricating function, and in the two-stroke engine of the conventional configuration, the amount of harmful exhaust gas generated by burning the lubricating oil is compared
  • the amount of lubricating oil burned is also reduced because the mixing ratio is very low.
  • the amount of exhaust gases harmful to the human body and the environment can also be reduced, and it is achieved to minimize the adverse effects on the environment.
  • the mixing ratio of the lubricating oil is low, accumulation of oil drips adhering to the exhaust gas exhaust port can be prevented, and efficient exhaustion can be performed (air-fuel mixture contained 2 If the amount of cycle oil is large, the combustion can not be completed completely, and the oil portion becomes sticky and flows out from the exhaust port). That is, since the purity of the gasoline is high and the exhaust gas has few impurities, the accumulation of impurities such as oil drips is eliminated or reduced to the minimum at the exhaust port. Therefore, since efficient exhaust is realized, improvement of the intake efficiency into the crank is realized. It also contributes to the improvement of engine efficiency as a whole.
  • the through-hole and groove part which concern on this application are simple structures, a manufacturing method is not complicated, and the process which processes a through-hole and groove part may be added to the manufacturing process of the conventional 2 cycle engine, and manufacturing cost Since the cost is also low, the energy consumption on the manufacturing side can also be suppressed.
  • the air-fuel mixture in which the lubricating oil is positively mixed can be positively supplied to the sliding surface with the piston by the supply passage.
  • the piston includes a through hole and / or a groove and has a supply path capable of supplying the air-fuel mixture to the sliding surface, similar to the supply means of the present application according to the two-cycle engine. You can get the effect of
  • FIG. 1 is a schematic view of a two-stroke engine of Embodiment 1 of the present invention.
  • 1 is a schematic view of a two-stroke engine of Embodiment 1 of the present invention. It is the external appearance perspective view (a) which looked at the piston 2 which provided the through-hole 21 which concerns on Embodiment 1 of this invention from diagonally upward direction, and sectional drawing (b) sectionally viewed including the through-hole 21.
  • FIG. An external perspective view (a) of the piston 2 provided with the through hole 21 and the groove portion 30 according to the first embodiment of the present invention viewed obliquely from above, and a sectional view (b) including the through hole 21 and the groove portion 30 It is.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a flow path of a lubricating oil 18-1 contained in an air-fuel mixture 18 when the piston 2 is lowered according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4B is an enlarged view of a portion X in FIG. 4B showing the relationship between the behavior of the piston ring 31 and the flow path of the lubricating oil 18-1 immediately after the piston 2 is lowered according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4B is an enlarged view of a portion X in FIG. 4B showing the relationship between the behavior of the piston ring 31 and the flow path of the lubricating oil 18-1 after the elapse of a predetermined time in the descent of the piston 2 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1A and 1B are schematic views of a two-stroke engine according to the present embodiment.
  • the two-stroke engine according to FIG. 1A and the two-stroke engine according to FIG. 1B have the same function and operation principle except that the positions and orientations of the exhaust port 14, the scavenging port 15 and the intake port 19 are different.
  • the explanation of the part shall be replaced with the explanation of the one omitted.
  • the two-stroke engine 1 of the present embodiment includes a piston 2, a cylinder body 3 for containing the piston 2, a fuel tank 4 for storing mixed fuel, and a carburetor 5 for atomizing mixed fuel. , And at least an air cleaner 6 for sucking in the outside air.
  • the mixed fuel is produced by the worker mixing fuel such as gasoline and lubricating oil for lubricating each member at a predetermined ratio.
  • FIG. 1A schematically shows each component and its combination for the purpose of making the outline of the present application easier to understand. Therefore, in the figure, for example, the exhaust port 14, the scavenging port 15, and the intake port 19 are illustrated as if they exist on the same cross section, but they may not actually be on the same cross section.
  • FIG. 1B shows a cross section of the two-stroke engine 1 of this embodiment according to another disposition aspect of the exhaust port 14, the scavenging port 15 and the intake port 19, and the exhaust port 14 and the intake port 19 are planar ( In the circumferential direction, the exhaust port 14 and the scavenging port 15 are disposed so as to be offset by approximately 90 degrees.
  • the piston 2 is connected to one end of the connecting rod 7, and is slidably accommodated in the cylinder 8 of the cylinder body 3 along the axial direction of the cylinder 8.
  • a ring groove portion 10 is provided in the cylindrical portion 9 of the piston 2 to improve the airtightness of the space on the combustion chamber 11 side described later of the cylinder main body 3 and the air-fuel mixture on the crank chamber 12 side.
  • An annular piston ring having a function of preventing compressed gas leakage is fitted in the ring groove portion 10. The piston ring is omitted in the figure.
  • a combustion chamber 11 in which the mixture is burned is provided above the cylinder 8, a combustion chamber 11 in which the mixture is burned is provided.
  • a spark plug 13 is provided in the combustion chamber 11, and the mixture flowing into the combustion chamber 11 is burned by the spark generated from the spark plug 13.
  • crank chamber 12 is provided below the cylinder 8.
  • a crankshaft 16 is rotatably accommodated in the crank chamber 12. Further, the other end side of the connecting rod 7 is connected to the pin portion 17 of the crankshaft 16.
  • an exhaust port 14 for discharging the combustion gas burned in the combustion chamber 11 to the outside of the cylinder main body 3 is provided.
  • An exhaust pipe (not shown) is connected to the exhaust port 14.
  • the exhaust port 14 is at a position closed by the cylindrical portion 9 of the piston 2 when the piston 2 is at the top dead center (upper limit), and in the space on the combustion chamber 11 side when the piston 2 descends. The opening is exposed earlier than the opening of the scavenging port 15.
  • the combustion gas burned in the fuel chamber is discharged to the atmosphere through the exhaust port 14 and the exhaust pipe.
  • an intake port 19 for introducing the mixture 18 in which the mixed fuel atomized by the carburetor 5 and the air sucked by the air cleaner 6 are mixed into the crank chamber 12. are provided open.
  • the intake port 19 is connected to the other side of the intake pipe 20 whose one side is connected to the carburetor 5.
  • the air sucked by the air cleaner 6 is mixed with the mixed fuel in the carburetor 5, and the mixture 18 of the air and the mixed fuel flows into the crank chamber 12.
  • the air-fuel mixture 18 flows into the cylinder 8 once before flowing into the crank chamber 12. That is, the intake port 19 is also a port for introducing the air-fuel mixture into the cylinder 8.
  • the cylinder body 3 is provided with a scavenging port 15 which causes the space on the crank chamber 12 side and the space on the combustion chamber 11 to communicate with each other through a path different from the cylinder 8.
  • the opening on the combustion chamber 11 side of the scavenging port 15 is provided below the exhaust port 14 in the cylinder 8 and above the intake port 19.
  • the scavenging port 15 causes the mixture 18 in the crank chamber 12 to flow into the region on the combustion chamber 11 side of the cylinder 8 and then flow into the combustion chamber 11 continuously provided to the cylinder 8. That is, the scavenging port 15 is also a port for introducing the air-fuel mixture into the cylinder 8.
  • Fig.2 (a) is the external appearance perspective view which looked at the piston 2 which provided the through-hole 21 which concerns on one Embodiment of this application from diagonally upward direction, (b) is sectional drawing which considered the cross section including the through-hole 21. is there.
  • a through hole 21 that penetrates the cylindrical portion 9 is formed.
  • the through hole 21 is provided with a constant diameter from the outer side to the inner side of the cylindrical portion 9.
  • the through hole 21 is disposed at a position facing the inner wall surface of the cylinder 8 other than the exhaust port 14, the scavenging port 15, and the intake port 19 of the two-stroke engine 1, specifically, when disposed in the two-stroke engine 1 It is provided at a position shifted in the circumferential direction with respect to each port (the exhaust port 14, the scavenging port 15 and the intake port 19).
  • any number of through holes 21 may be provided within a range in which the decrease in strength of the piston 2 can be tolerated.
  • the through hole 21 is a hole or a notch passing through the piston and has a diameter, a shape (for example, a circle, an ellipse, a square, etc.) of the through hole 21 or a taper (for example, a diameter from the inside to the outside)
  • a shape for example, a circle, an ellipse, a square, etc.
  • a taper for example, a diameter from the inside to the outside
  • the through holes 21 are drilled at approximately equal intervals without providing inclination and taper. Is preferred.
  • the processing position of the through hole 21 it is preferable to process it at a position which does not overlap with any of the passage ports of the exhaust port 14, scavenging port 15 and intake port 19.
  • the through hole 21 when the through hole 21 is provided in the ring groove portion 10 (not shown), compressed gas leakage may occur near the piston ring and it may become impossible to start, and material loss may occur depending on the wall thickness of the piston. It is unpreferable from the point which may be dangerous.
  • it is not preferable to provide the through hole 21 for a small diameter piston because it is difficult to provide the through hole 21 with a slope from the lower surface portion (not shown) of the ring groove 10 because the manufacturing method is difficult.
  • the position where the through hole 21 is formed and the processing position may be the above positions.
  • FIG. 3 (a) is an external view of the piston 2 provided with the through hole 21 and the groove 30 according to another embodiment of the present application as viewed from obliquely above, and FIG. 3 (b) includes the through hole 21 and the groove 30. In cross-section.
  • the groove 30 is provided in the upper portion of the through hole 21, and the groove 30 is directly connected to the ring groove 10.
  • the depth dimension of the groove 30 is not limited, but as shown in (b), it is preferably shallower (smaller) than the ring groove 10, and specifically, for example, the depth dimension of the ring groove 10 is 1 mm In this case, the depth dimension of the groove 30 is preferably less than 1 mm, and preferably about 0.5 mm to 0.8 mm. This is because it is preferable to minimize the lower surface area of the ring groove 10 which is not in contact with the piston ring 31 shown by a dotted line, and to increase the lower surface area of the ring groove 10 as much as possible.
  • the number of the groove portions 30 is not limited, but preferably provided on the upper portion of all the through holes 21.
  • the spark plug 13 provided in the combustion chamber 11 causes a spark.
  • the spark causes the mixture 18 in the combustion chamber 11 to explode and expand, and the expansion force of the combustion gas after the mixture 18 burns lowers the piston 2.
  • FIG. 4A is a schematic view showing the flow of the air-fuel mixture 18 which occurs while the piston 2 is rising.
  • the mixture 18 in the space on the crank chamber 12 side rises with the rotation of the crankshaft 16 or the like.
  • the pressure is discharged from the inside of the piston 2 to the inner wall surface of the cylinder 8 through the through hole 21. That is, the through hole 21 provided in the piston 2 functions as a supply means for supplying the air-fuel mixture between the inner wall of the cylinder 8 and the cylindrical portion 9 of the piston 2 and is automatically interlocked with the driving action of the piston
  • the mixture is positively supplied to the sliding surfaces of the cylinder 8 and the piston 2.
  • the sliding surfaces of the cylinder 8 and the piston 2 can be lubricated well, and the occurrence of seizing of the sliding surfaces of the cylinder 8 and the piston 2 can be suppressed.
  • FIG. 4B is a schematic view showing the flow path of the lubricating oil 18-1 contained in the mixture 18 when the piston 2 is lowered.
  • the mixture 18 in the combustion chamber 11 explodes and expands after the piston 2 reaches the upper limit, and the piston 2 descends due to the expansion force of the combustion gas after the mixture 18 burns
  • the lubricating oil 18-1 contained in the air-fuel mixture 18 discharged from the through hole 21 by extrusion by the expansion force of the combustion gas leaks out to the groove 30 through the through hole 21.
  • the lubricant oil 18-1 which can not penetrate the sliding surface (excess) stays in the groove 30.
  • first ring groove portion 10 the lower surface portion of the ring groove portion 10 (hereinafter also referred to as "first ring groove portion 10") directly connected to the groove portion 30 in the upper portion of the through hole 21 passes the lower surface portion inside the exhaust port 14, the first ring groove portion 10 reaches the inner upper surface portion of the scavenging port 15 and the vicinity of the piston ring is in a closed state and compressed, so that the most air-fuel mixture penetrates therebetween.
  • FIG. 4C is an enlarged view of a portion X in FIG. 4B showing the relationship between the behavior of the piston ring 31 and the flow passage of the lubricating oil 18-1 immediately after the piston 2 is lowered. As shown in the figure, at this time, since the piston ring 31 is in contact with the lower surface portion of the ring groove portion 10, the lubricating oil 18-1 can not flow into the ring groove portion 10.
  • 4D is an enlarged view of a portion X in FIG. 4B showing the relationship between the behavior of the piston ring 31 and the flow passage of the lubricating oil 18-1 after the elapse of a predetermined time when the piston 2 is lowered.
  • the piston ring 31 which has been in contact with the lower surface of the ring groove 10 by the pressure of the exhaust gas moves (contacts) to the upper surface of the ring groove 10 by the pressure of the exhaust gas.
  • a gap is generated in the lower surface of the ring groove 30, and the lubricating oil 18-1 is supplied to the ring groove 10 through the ring groove 30. Therefore, since the lubricating oil 18-1 is supplied to the sliding surface of the cylinder 8 through the ring groove portion 10, the mixture air is slid very favorably, reliably and efficiently without lowering the rotational speed and efficiency of the piston drive. Can be supplied to the surface.
  • the air-fuel mixture is positively supplied to the sliding surfaces of the cylinder 8 and the piston 2 by the through hole 21. That is, in the case where the mixing ratio of the lubricating oil is the same as the conventional mixed fuel, the sliding surface of the cylinder 8 and the piston 2 is reduced in the ratio of more lubricating oil per unit time as compared with the conventional configuration. Can. This is because a sufficient amount of lubricating oil which does not cause seizing is supplied to the sliding surfaces of the cylinder and the piston even if it is reduced. Therefore, according to the present embodiment, the cost relating to the lubricating oil can be significantly reduced as compared with the prior art.
  • the ratio of gasoline to the commercially available low-priced lubricating oil had to be 20: 1 to 25: 1.
  • the present inventor actually uses the present embodiment, specifically, the diameter and the diameter.
  • the ratio of gasoline to lubricating oil is 120: 1. It was confirmed that it could be used well without causing burn-in.
  • lubricating oils are mixed with various additives to enhance the lubricating function, and in conventional two-stroke engines, the amount of harmful exhaust gases generated by combustion of such lubricating oils is relatively large.
  • the ratio of the lubricating oil in the mixed fuel can be reduced, and by actually reducing the ratio, the amount of the lubricating oil that enters the combustion chamber 11 and is burned together with the fuel is also reduced. Decrease. Thus, the amount of exhaust gases harmful to the human body and the environment generated can also be reduced.
  • the through hole 21 of the piston 2 of the present embodiment is provided to face the inner wall surface of the cylinder 8 other than the exhaust port 14 for exhausting the combustion gas burned in the combustion chamber 11.
  • the through hole 21 of the piston 2 of the present embodiment is the inner wall surface of the cylinder 8 other than the port that allows the mixture to flow into the cylinder 8, specifically the inner wall surface of the cylinder 8 other than the intake port 19 and the scavenging port 15. It is provided opposite to. As a result, it is possible to reliably prevent the occurrence of outgassing that causes the mixture 18 to leak out from each port.
  • the ratio of the lubricating oil in the mixed fuel can be reduced. Then, by actually reducing the amount, the amount of lubricating oil that enters the combustion chamber 11 also decreases. As a result, it is possible to prevent occurrence of an event called "fogging" in which carbon generated after combustion adheres to the spark plug 13 even when using lubricating oil that is generally marketed in general, and to emit combustion gas It is possible to prevent carbon from being accumulated in the muffler or exhaust port to prevent the engine from rising and the engine from malfunctioning. (The manufacturer's instruction manual states that the muffler should be removed and carbon removed every 100 hours of use, but by implementing the present invention, such a thing becomes completely unnecessary, maintenance and management You can save time.)
  • the structure of this invention is not limited to what was mentioned above. That is, in the embodiment described above, an example is shown in which the through hole 21 or the groove 30 provided in the cylinder 9 of the piston is a supply means for supplying air-fuel mixture to the sliding surfaces of the cylinder and the piston
  • the supply means is not limited to this as long as it serves to supply air-fuel mixture to the sliding surface of the piston.
  • the fuel and lubricating oil are mixed in advance.
  • the present invention is not limited to this, and the fuel and the lubricating oil may be separately provided in the crank chamber 12. This is also effective in a two-stroke engine in which the
  • the value of the present invention does not decrease at all even if the products and / or methods produced using the present invention are marketed and commercialized on the secondary product.
  • the technical idea of the engine and piston according to the present invention is not limited to mowing machines and chain saws, but vehicles equipped with 4-stroke engines including gasoline cars and diesel cars, motorcycles equipped with 2-stroke engines, motorcycles and other small machines etc. It can be applied to the engine of
  • the thermal efficiency of gasoline cars is 14 to 20%
  • the thermal efficiency of diesel cars is 38 to 40%
  • the rest is all heat and emitted as exhaust gas.
  • 100 yen per liter of gasoline at most 20 yen can be taken out as power, and the remaining 80 yen is heat and exhaust gas at present. Therefore, if the thermal efficiency can be improved, it is considered that the cost of fuel can be reduced to one third to one fourth of the current price.
  • the torque is more than doubled.
  • the octane number of gasoline is the same, knocking may occur.
  • there are problems such as increased diesel knock, but this has been solved by direct injection in the combustion chamber, a piezo injector that finely controls the fuel in an instant, and a common rail system.
  • the compression force causes the piston ring to press against the cylinder or cylinder liner surface from the inside of the piston approximately 1.5 times stronger than before. Therefore, the effect of forming the oil film on the sliding surface becomes even greater. If the cylinder liner or the cylinder wears, the piston ring is also worn often, further increasing the gap of the piston ring gap and increasing the blowout of the high temperature combustion gas into the engine crankcase .
  • the mixing ratio of the mixed fuel is provided by providing various supply means for forming an oil film that suppresses seizure and wear of the sliding surface, specifically, through holes and / or grooves of the piston.
  • the oil film can be formed on the sliding surface by the supply of air-fuel mixture from time to time.
  • the engine is the driving source as well as the environmental protection vehicle, for example, cold-zone vehicles, ships, outboards, snowmobiles and other machines, vehicles, industrial machines such as mowers and chainsaws
  • the technical concept of the present invention can be applied to appliances, etc.
  • the engine oil supply means When the engine oil supply means is provided all around the lower surface of the piston ring of the four-stroke engine, before wear, the engine oil moves around the piston ring by the slight movement of the piston ring due to the reciprocating motion of the piston.
  • the supply to the cylinder and cylinder liner surfaces can be kept properly supplied at an appropriate amount and automatically, and an oil film can be formed to reduce wear as much as possible.
  • the compression force of the combustion chamber of such an engine always falls by 1 kg to 2 kg as compared with the normal case.
  • the cylinder liner, the piston and the piston ring of the engine can be used with almost no wear in a 7-year test under normal conditions.
  • Preventing wear around the piston and maintaining the compression of the combustion chamber makes it easier to start the engine in cold weather, and after start-up, it is possible to increase the amount of fuel and injection amount as before.
  • the engine speed has been kept stable, but it is not affected by the cold, and stable engine speed and power (especially torque) can be maintained to prevent deterioration of fuel efficiency.
  • the sliding surfaces of the cylinder or cylinder liner and the piston and its peripheral members can be well lubricated, and seizure of the sliding surfaces of the cylinder or cylinder liner and the piston and its peripheral members can be suppressed.
  • it has applicability to general industrial machines such as mowers and chain saws, which are one of the machines equipped with engines, as well as automobiles and motorcycles equipped with 4-cycle engines and 2-cycle engines.
  • the engine is used as the driving source and affects, for example, cars, ships, outboard motors, snowmobiles and all other machines and appliances of cold region specifications
  • environmental problems in Japan are not limited. In that it involves the entire industry and can be a trigger for the review of new driving sources including foreign countries, it has wide applicability to the whole society, including the automobile industry, ship industry, agriculture, agricultural machinery industry and construction industry. To bring about sex.

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Abstract

　シリンダーとピストンの摺動面の焼き付きが生じにくく、混合燃料における潤滑油の割合を低減できるエンジン及びシリンダー或いはシリンダーライナーとの摺動面に潤滑油を積極的に供給することができるピストンを提供する。本発明の態様は、潤滑油が混合された混合気が燃焼室に供給されるエンジンにおいて、シリンダー或いはシリンダーライナーの内壁とピストンの筒部（ピストンリング間及び／もしくはピストンリング部分）との間に混合気が供給される供給手段が設けられていることを特徴とする。供給手段としては、たとえばピストンの筒部を貫通する貫通孔及び溝部を採用して構成する。

Description

エンジン及びピストン
　本発明は、たとえばエンジン及びピストンに係り、具体的には混合燃料を用いるエンジン及びピストンに関する。
　エンジンを備える機械の１つである草刈機やチェーンソーその他の小型機械等には、予めガソリン等の燃料と各部品（部材）の潤滑を行う潤滑油とを混合させた混合燃料を燃焼させることで動力を得る２サイクルエンジンが搭載されたものが幅広く使用されている。
　こうした２サイクルエンジンは、混合燃料の燃焼により動力を得ると共に、各部材の潤滑を行うように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
　ところで、２サイクルエンジンにおいて、混合燃料における潤滑油の割合を低減したいという要求は常に存在する。しかしながら、従来の２サイクルエンジンでは、潤滑油の量を減らすと、シリンダー或いはシリンダーライナーとピストン及びその周辺部材の摺動面の潤滑が不十分になり、シリンダー内或いはシリンダーライナー内を往復運動するピストン及びその周辺部材が焼き付いてしまう。
　なお、上述したような問題は、予め燃料と潤滑油とを混合させる混合燃料を使用する構造の２サイクルエンジンに限定される話ではない。例えば、燃料と潤滑油とが別々にクランク室に供給されるような２サイクルエンジンにおいても、燃料と潤滑油とが混合された混合気を使用して、動力を得ると共に潤滑を行う構成であれば、上述したような問題は同様に存在する。
特開２００７－２３１８８７号公報
　具体的な４サイクルエンジンの事情として、エンジンのシリンダーライナー内壁が０．５ｍｍ摩耗した場合、ピストンリングの摩耗が無かったとしても、ピストンリングの合い口の透き間は、摩耗以前に比べると、１．５７ｍｍ拡大する。実例では、シリンダーライナー内壁が０．７５ｍｍ摩耗しているため摩耗以前に比べ２．３５５ｍｍピストンリングの合い口の透き間は拡大する。エンジンを運転する時間と共に刻々とシリンダーライナーとその周辺部材は摩耗を拡大し、エンジンオイルの多消費、パワーダウン（特にトルク）へと進んで行く。ピストンリングの摩耗が有れば更に合い口は拡大し高温高圧の燃焼ガスは、ピストンリングの拡大した透き間からクランク室へ流入し、エンジンオイルを劣化とスラッジ（エンジンオイルが高熱や未燃焼による煤でどろどろとなり流動性を失うこと。）化していく。高温高圧にさらされたエンジンオイルは、多量の霧化したオイルを生み出し、ピストンが往復運動することで、拡大したピストンリングの合い口の透き間を通りクランク室のエンジンオイルも燃焼室へ流入し、増大したブローバイガスと共に燃焼排出される。通常エンジンのピストンには、圧縮力と、燃焼ガスを受け止める２本のコンプレッションリングが使用され、ガスの吹き抜けを最小限にするため、コンプレッションリングの合い口の透き間は１８０度ずれて使用されているが、合い口の透き間が拡大すると燃焼ガスは最短距離で吹き抜けようと作用するので、コンプレッションリングの合い口の透き間の距離を次第に短くしていく。そのため、燃焼ガスはよりクランクケース内へ流入し易くなり、エンジンオイルの早い消耗、スラッジ化、パワーダウン、燃費の悪化等僅かな摩耗が悪循環を加速させる。シリンダーライナーとその周辺部材の摩耗は、エンジンを無にする第一番の原因となる。
　本発明はこのような事情に鑑み、シリンダー或いはシリンダーライナーとピストン及びその周辺部材の焼き付きが生じにくく、混合燃料における潤滑油の割合を低減できるエンジン及びシリンダー或いはシリンダーライナーとの摺動面に潤滑油を積極的に供給することができるピストンを提供することを目的とする。
　上記課題を解決する本発明の第１の態様は、潤滑油が混合された混合気が燃焼室に供給されるエンジンにおいて、シリンダー或いはシリンダーライナーの内壁とピストンの筒部及びピストンリング部との間に混合気が供給される供給手段が設けられていることを特徴とするエンジンにあり、特にこれには潤滑油が混合された混合気が燃焼室に供給される２サイクルエンジンにおいて、シリンダー或いはシリンダーライナーの内壁とピストンの筒部との間に混合気が供給される供給手段が設けられていることを特徴とする２サイクルエンジンも含まれる。以下においても同様に、エンジンとして指標するものの中には、２サイクルエンジン、４サイクルエンジンが含まれるものとする。
　ここで、混合燃料とは、燃料（例えば、ガソリンを含む。）にあらかじめ潤滑油（例えば、２サイクルオイルを含む。）を混合するため、燃料を駆動用として使用するだけでなく、潤滑を実現することもできるものを示す。なお、燃料と潤滑油との混合比率については特に限定はない。
　また、潤滑油とは、エンジン内部で高速回転するクランク軸やシリンダー内部で内壁に略接して上下運動するピストンの筒部の摩擦による温度上昇が原因となる焼き付きや摩耗による性能劣化を防止するために使用可能な油を意味する。エンジンオイルも潤滑油の一種であり、潤滑油の種類としては、摩耗による性能劣化の防止という機能を果たせればよく、特に種類に限定はない。
　さらに、供給手段とは、混合気をクランク軸の回転軸やシリンダー或いはシリンダーライナーの内壁とピストンの筒部との間（以下、「摺動面」ともいう。）等に提供するものであり、例えば、ピストンの側面を貫通する貫通孔であってピストンの内側から摺動面に混合気を吐出する通路を形成するものや、ピストンの筒部の外側側面に設けた溝部であって混合気を滞留させる機能を有するものを含む。なお、貫通孔及び溝部の形状及び寸法に限定はないが、混合気を最適に流入し、ピストン駆動の効率が低下しない量の混合気を滞留するものであればよい。また、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関に用いられるピストンは中空の円筒形のものが一般的であるため、ピストンの側面（側面の厚さ寸法に限定はない。）をボール盤や切削工具等で加工して貫通させたり溝を設けたりすることができる。
　かかる第１の態様では、供給手段により、シリンダー或いはシリンダーライナーの内壁とピストンの筒部及びその周辺部材との間に潤滑油が混合された混合気が積極的に供給される。これにより、シリンダー或いはシリンダーライナーとピストン及びその周辺部材の摺動面は良好に潤滑され、シリンダー或いはシリンダーライナーとピストン及びその周辺部材の焼き付きの発生を抑制することができる。
　すなわち、焼き付きや摩耗を防止するための潤滑油を燃料に混合することで燃料自体が潤滑作用をもつところ、本願の上記態様では供給手段を設けるので、ピストンが駆動する動作によって必然的に混合気が摺動面に侵入するため、結果として駆動中は混合気を常時積極供給することとなり、摺動面に油膜を形成することができる。この形成した油膜が潤滑油としてシリンダー或いはシリンダーライナーとピストン及びその周辺部材間の摺動面の摩擦と摩耗を低減することになる。
　本発明の第２の態様は、第１の態様のエンジンにおいて、供給手段としては、ピストンの筒部を貫通する貫通孔を採用して構成したことを特徴とするエンジンにある。
　ここで、貫通孔とは、ピストンの壁面を貫通した孔であって、貫通孔の径、形状（例えば、円形、楕円形若しくは四角形等又はテーパの有無（例えば、内側から外側に向かって径が漸減する形状を含む。）もしくは段差の有無、数及び間隔に限定はないが、好適には、貫通孔に傾斜及びテーパはなく、略等間隔に設けるものとする。一方、貫通孔の加工位置にも限定はないが、好適には、排気ポート、掃気ポート及び吸気ポートのいずれの経路口と重複しない位置に穿設される。
　詳細には、ピストンリングを挿入する溝（以下、「リング溝部」ともいう。）に貫通孔を設けると、周囲の材質の強度に悪影響を与え圧縮ガス漏れを起こし始動困難となるおそれがあるため好ましくない。また、リング溝部の下面部から傾斜を持たせて貫通孔を設けることは製造方法が大変困難で高価であるため、特に小径なピストンの場合に貫通孔を設けることは困難を極め多額の費用と時間を浪費してしまう。できるだけ多くの混合気を瞬間的に行き渡らせ、油膜を形成するためには好ましくない。さらに、所定の位置に設ける貫通孔の数としては、単数より複数の方が好ましい。単数の貫通孔とした場合、略水平面において、孔から湧出した潤滑油が行き渡るためには、シリンダーの水平断面において略半周の行程が必要となり、混合気の摺動面への供給不足が生じないようにするためには孔径を大きくせざるを得ないが、一定以上の孔径ではピストンの強度を害する恐れがあるからである。したがって、所望の効果を得るためには、適合的な径、形状、数及び配置間隔を有する貫通孔を設ける必要がある。
　一方、貫通孔は所定の製造方法で加工することができ、詳細には、ボール盤やフライス盤によるドリル及びエンドミル加工、レーザー加工或いはプレスによる打ち抜き加工による方法又はそれらの複合加工による方法により加工することができる。さらに、製造方法に係る工程は２サイクルエンジンもしくはピストンの製造工程のいずれのタイミングであってもよいが、最適なリードタイムや歩留を実現し得るタイミングが好ましい。
　かかる第２の態様では、ピストンに設けられた貫通孔により、ピストンの内側から貫通孔を通ってシリンダー或いはシリンダーライナーの内壁面に混合燃料が供給される。したがって、簡単な構成で、確実にシリンダー或いはシリンダーライナーとピストン及びその周辺部材の摺動面の焼き付きの発生を抑制することができる。
　また、貫通孔は簡単な構成であるため、貫通孔を設ける製造方法も複雑ではなく、従来の２サイクルエンジンもしくはピストンを製造する工程に貫通孔を加工する一工程を付加するだけで、貫通孔を有するピストンが製造できる。したがって、製造コストも廉価であって、製造面でのエネルギー消費も抑えることができる。
　本発明の第３の態様は、第２の態様のエンジンにおいて、貫通孔は、燃焼室で燃焼された燃焼ガスを排気する排気ポート以外のシリンダー或いはシリンダーライナーの内壁面に対向する位置に設けられていることを特徴とするエンジンにある。
　ここで、排気ポートとは、２サイクルエンジンにおける燃焼室で燃焼した燃焼ガスを大気中に開放するための排気口であって、所定の口径を有するものをいう。もし、貫通孔を排気口と重複する位置に設けると、クランク室内の燃焼前の混合気がかかる貫通孔を介して排気ポートから意図に反して放出される可能性がある。となると潤滑油としても用いるべき混合気が無駄に消費されてしまうことから、排気ポートと重複しない位置、すなわち、貫通孔はかかるポート以外のシリンダー或いはシリンダーライナー内壁面に対向する位置に設ける必要がある。
　かかる第３の態様では、貫通孔が排気ポート以外のシリンダー或いはシリンダーライナーの内壁面に対向する位置に設けられているので、ピストンがシリンダー或いはシリンダーライナーの内壁面を摺動する際に、未燃焼の混合気が貫通孔から直接排気ポートに排出されてしまうことを防止する。したがって、混合気の無駄な排出を防止し、摺動面への混合気の効率の良い供給が達成される。
　本発明の第４の態様は、第３の態様のエンジンにおいて、貫通孔は、シリンダー内或いはシリンダーライナー内に混合気を流入させるポート以外のシリンダー或いはシリンダーライナーの内壁面に対向する位置に設けられていることを特徴とするエンジンにある。
　ここで、クランク室内に混合気を流入させるポート及び／もしくは混合気を燃焼室へ送るポートとは、クランク室内に混合気を流入させる吸気ポート及び／もしくはクランク室内の混合気（霧化した混合燃料と空気とを混ぜたもの）を燃焼室に供給する掃気ポートを示す。したがって、貫通孔を吸気ポート及び／もしくは掃気ポートと重複する位置に設けると、クランク室内の燃焼前の混合気が貫通孔を介して吸気ポート及び／もしくは掃気ポートから放出される可能性がある。となると潤滑油としても用いるべき混合燃料が無駄に消費されてしまうことから、吸気ポート及び／もしくは掃気ポートと重複しない位置、すなわち、貫通孔は当該ポート以外でシリンダー内壁面或いはシリンダーライナー内壁面に対向する位置に設ける必要がある。
　かかる第４の態様では、ポートから混合気が抜けてしまうガス抜けの発生を確実に防止することが可能となる。
　本発明の第５の態様は、潤滑油が混合された混合気が燃焼室に供給されるエンジンのピストンにおいて、シリンダー或いはシリンダーライナーの内壁面とピストンリング部分の間に混合気を供給する供給経路を有することを特徴とするピストンにある。
　ここで、供給経路とは、上記記載の供給手段と同様の構成をもつものを含める概念であり、混合気が供給される流路を示す。
　かかる第５の態様では、供給経路によりシリンダーの内壁或いはシリンダーライナーの内壁との間に潤滑油が混合された混合気を積極的に供給することができる。
　すなわち、焼き付きや摩耗を防止するための潤滑油を燃料に混合することで燃料自体が潤滑作用をもたらすが、さらに供給経路を設けることでピストンの駆動作用に連動してピストンが下死点方向へ移動するときに混合気が圧縮されることを利用して自動的に混合気が摺動面に侵入するため、結果として駆動中は混合気を常時積極供給することとなり、摺動面に油膜を確実に形成することができる。
　本発明の第６の態様は、第５の態様のピストンにおいて、供給経路として、筒部を貫通する貫通孔を採用した構成にあることを特徴とするピストンにある。
　貫通孔は、ピストンの壁面を貫通した孔であって、貫通孔の径、形状（例えば、円形、楕円形若しくは四角形等又はテーパの有無（例えば、内側から外側に向かって径が漸減する形状を含む。）もしくは段差の有無、数及び間隔に限定はないが、好適には、貫通孔に傾斜及びテーパはなく、略等間隔に設けるものとする。一方、貫通孔の加工位置にも限定はないが、好適には、排気ポート、掃気ポート及び吸気ポートのいずれの経路口と重複しない位置に穿設される。
　かかる第６の態様では、貫通孔が存在することにより、ピストンの内側からシリンダー或いはシリンダーライナーとの摺動面に向かって、ピストンの駆動作用に連動して自動的に混合気を積極的に供給することができる。
　本発明の第７の態様は、第１乃至第６のいずれかの態様のピストンにおいて、貫通孔のシリンダー或いはシリンダーライナーの内壁面側の開口からピストンリング部及び／もしくはピストンリング部分に向かう溝部が筒部に形成されていることを特徴とするピストンにある。
　溝部とは、ピストンの外側側面に設けた、所定の幅、所定長（数ｍｍ～全長）に亘る凹部もしくは溝であって、設ける場所、幅及び長さ寸法（例えば、筒部の最上部から最下部に至るまでの長さでもよい。）に限定はないが、好適には貫通孔から上死点方向に設け、ピストンリングが挿入されている溝と直結している構成とする。また、溝部の深さ寸法に限定はないが、好適にはピストンリングが挿入されている溝よりも浅い（小さい）ものとし、具体的には、例えば、ピストンリングが挿入されている溝の深さ寸法が小径ピストンにおいて１．５ｍｍ～１．６ｍｍである場合、溝部の深さ寸法は１ｍｍ未満であることが好ましく、好適には０．５ｍｍ～０．８ｍｍ程度の深さ寸法がよい。なぜなら、ピストンリングが接しない溝部の面積を最小限に抑え、可能な限りピストンリグが接する溝の下面部面積を多くすることが好ましいからである。溝部の幅はピストン表面貫通孔直径の幅が好ましい。さらに、溝部の数に限定はないが、好適には全ての貫通孔の貫通孔とピストンリング部分との間及びピストンリング部分とピストンリング部分との間に設けることが好ましい。
　また、溝部は所定の製造方法で加工することができ、詳細には、ボール盤やフライス盤によるドリル及びエンドミル加工、レーザー加工或いはプレス加工による方法又はそれらの複合による方法で加工することができる。さらに、製造方法に係る工程は２サイクルエンジン、ピストンの製造工程のいずれのタイミングであってもよいが、最適なリードタイムや歩留を実現し得るタイミングが好ましい。また、上記において、「ピストンリング部」とはピストンリングそのものを、「ピストンリング部分」とはピストンリングを外した溝の部分を含めた箇所を指す。
　かかる第８の態様では、貫通孔を通ってシリンダー或いはシリンダーライナーの内壁面側に供給される混合気が溝部によってピストンリング部及びピストンリング部分に案内されるので、ピストンとの摺動面より広範囲な領域に混合気を供給することができる。したがって、シリンダー或いはシリンダーライナーとピストン及びその周辺部材との摺動面の潤滑、摩擦低減をより確実に達成することができる。
　すなわち、ピストンの内側から貫通孔を介して供給される混合気が、ピストン駆動（ピストンが下死点方向へ移動するときに混合気が圧縮されること）を利用して、摺動面に浸透する（または、「いきわたる」もしくは「染み渡る」とも表現できる。）ので混合気に含まれるオイル分が薄くても効果的に供給でき油膜を形成することができると共に、浸透しきれない（余分な）混合気は、溝部に滞留する。したがって、滞留した混合気を随時摺動面に供給することができる。また、ピストン駆動により、混合気はリング溝部にも浸透することができる。
　かかる本発明の２サイクルエンジンでは、供給手段により、シリンダー或いはシリンダーライナーの内壁とピストンの筒部及びその周辺部材との間に潤滑油が混合された混合気が積極的に供給される。これにより、シリンダー或いはシリンダーライナーとピストン及びその周辺部材の摺動面は良好に潤滑され、シリンダー或いはシリンダーライナーとピストン及びその周辺部材の摺動面の焼き付きの発生を抑制することができる。よって、今までの２サイクルエンジンにピストンを加工、或いは加工されたピストンを使用することで他に何ら手を加えることなく、実施することができる（例外として、一部の機種で採用されているコンロットベアリングに密閉式ベアリング（密閉式ベアリングに類するもの。）を使用したもの、シリンダーの各ポート間が極狭いものは本発明の効果を達成できない場合がある）。
　すなわち、供給手段が、ピストンの側面を貫通する貫通孔である場合、エンジン内部に充満する混合気が、ピストンの内側から外側に吐出し、摺動面に油膜を形成するため、混合気が潤滑油による潤滑効果を助け、ピストンの連続駆動にも耐え、摺動面の焼き付きや摩耗の発生を抑制することができる。
　また、貫通孔を排気ポート、掃気ポート及び吸気ポートのうちいずれのポートにも対向しない位置に設けることで、貫通孔を介して摺動面に供給する混合気を各種ポートから逃がすことなく、より確実かつ効率良く摺動面の焼き付きや摩耗の発生を抑制することができる。
　また、供給手段として、ピストンの筒部の外側側面に溝部を設け、特に、溝部は貫通孔とピストンリング部分及びピストンリングの間（貫通孔と直結するよう）に位置し、リング溝部と直結する構成とすることで、溝部に混合気が滞留し、もしくは浸透しきれない（余分な）混合気をこの溝部に保持することができる。すなわち、溝部によりピストン内側の空間から貫通孔を通ってピストン筒部の外壁面側に供給される混合気が上側（燃焼室側）に案内され、摺動面の潤滑される範囲はより拡大する。また、かかる溝部を介して貫通孔よりも上側（燃焼室側）に混合気が案内されることにより、混合気が摺動面に滞留する時間（摺動面に供給されてから下方（クランク室側）に落滴するまでの時間）は、貫通孔のみの場合よりも長くなる。換言すると、貫通孔から供給された混合気が、より長い時間シリンダー或いはシリンダーライナーとピストンの摺動面に留まって潤滑することになる。また、燃焼室で燃焼が起こり、ピストンが下降（クランク室側）し排気ポートより排気ガスが排出されると、ピストン内側からピストンリングへの排気ガスの圧力がなくなり、ピストンの下降に伴い、それまで排気ガスの圧力によってリング溝部の下面部に接していたピストンリングが溝の上面部に移動する（接する）ため（排気ガスが排気ポートより排出されピストンリングにガス圧がなくなるため）、リング溝部の下面部に隙間が生じ、混合気が溝部を介してリング溝部に供給される。したがって、ピストン駆動の回転数や効率を下げることなく、極めて効率良く、確実に混合気を摺動面に供給することができる。また、２サイクルエンジンのピストンリングの合い口が各ポート間にあるため貫通口とそこからの溝部を下死点方向に設けることによりピストンリングの合い口の隙間を利用してオイル分を含んだ混合気が浸透しやすくなり、浸透し続けることとなる。
　さらに、本発明の２サイクルエンジンでは、混合燃料における潤滑油の割合を低減しても、シリンダー或いはシリンダーライナーとピストン及びその周辺部材の摺動面に積極的に混合気が供給されるので焼き付きは生じにくい。したがって、混合燃料における潤滑油の割合を低減できる。
　すなわち、位置を考慮しつつ貫通孔及び／または溝部を設けることで、従来の混合燃料の混合比率（具体的には、燃料と潤滑油の割合が２０：１～２５：１程度の比率を含む。）を格段に上回る比率を持つ混合燃料の場合であっても、摺動面の焼き付きや摩耗を防止することができる。この点、従来においては、混合比率を厳密に守らなければ焼き付きや摩耗が発生し、エンジン破損の原因になってしまうため、混合燃料を作成する際には細心の注意を払うことを余儀なくされており、これを怠った場合には故障等を発生したため、コスト高、管理負担が不可避であった。また、混合燃料の材料であるガソリンやオイルの質にも差異があり（具体的には、２サイクルオイルの１リットル当たりの金額が高価なものや安価なもの、レギュラーやハイオクの差異が存在することを含む。）、質の劣悪にも気を配る必要があった。しかし、本願においては、ガソリンと２サイクルオイルの割合が１００：１の比率であっても摺動面の焼き付きや摩耗を防止することができ、かつ、ガソリンやオイルの質に影響をうけることがない。したがって、混合燃料費も抑制することができ、管理負担を軽減することもできる。又、２サイクルオイルを多消費することなく最大限有効に使用することができる。一般に市販されている安価な２サイクルオイルを使用して、ガソリンと２サイクルオイルの混合割合を略２０：１～略１００：１まで無段階で使用することができる。
　また、一般に、潤滑油には潤滑機能を高めるため様々な添加物が混入されており、従来の構成の２サイクルエンジンでは、こうした潤滑油が燃焼することにより発生する有害な排気ガスの量が比較的多かったが、本願によれば、混合比率が極めて低いため、燃焼される潤滑油の量も減少する。したがって、発生する人体及び環境に有害な排気ガスの量も減少させることができ、環境への悪影響を最小化することが達成される。
　さらに、本願によれば、潤滑油の混合比率が低いため、排気ガスの排気口に付着する油垂れの蓄積を防ぐことができ、効率の良い排気をすることができる（混合気に含まれる２サイクルオイルの量が多いと完全燃焼しきれず、オイル分がベトベトの煤状となって排気口より垂れ流れ出る）。すなわち、ガソリンの純度が高く、排気ガスに不純物が少ないため、排気口には油垂れ等の不純物が堆積することがなくなるか、もしくは最小限に軽減される。したがって、効率の良い排気が実現するため、クランク内への吸気効率の向上が実現する。総じてエンジン効率の向上にも資する。
　またさらに、本願によれば、潤滑油の混合比率が低いため、従来一般に市販されている潤滑油を使用しても点火プラグに燃焼後に生ずるカーボンが付着する「かぶり」と称される事象が発生し難くなるという効果を奏する。それと共に、燃焼ガスが排気されるマフラーにカーボンが堆積してエンジンの回転が上昇しなくなったりエンジンが不調となったりしてしまう事態を防止することができる。（某メーカーの取扱説明書には１００時間使用毎にマフラーを外してカーボンを落としてくださいと記載されているが、本発明を実施することで、このようなことは全く不要となり、維持管理時間を節約することができる。）
　また、本願によれば、混合燃料の２サイクルオイルの量が今までよりも仮令低い方へ間違ったとしても焼き付きや摩耗を防止することができる。
　なお、本願に係る貫通孔や溝部は簡単な構成であるため、製造方法も複雑ではなく、従来の２サイクルエンジンの製造工程に貫通孔や溝部を加工する工程を付加するだけでよく、製造コストも廉価であるため、製造面でのエネルギー消費量も抑制することができる。
　また、本発明のピストンでは、供給経路により、ピストンとの摺動面に積極的に潤滑油が混合された混合気を供給することができる。
　すなわち、ピストンのみに着目し、ピストンが貫通孔及び／または溝部を含み、摺動面に混合気を供給することができる供給経路を有することで、上記２サイクルエンジンに係る本願の供給手段と同様の効果を得ることができる。
本発明の実施形態１の２サイクルエンジンの概略図である。 本発明の実施形態１の２サイクルエンジンの概略図である。 本発明の実施形態１に係る貫通孔２１を設けたピストン２を斜め上方向から見た外観斜視図（ａ）及び貫通孔２１を含んで断面視した断面図（ｂ）である。 本発明の実施形態１に係る貫通孔２１及び溝部３０を設けたピストン２を斜め上方向から見た外観斜視図（ａ）及び貫通孔２１及び溝部３０を含んで断面視した断面図（ｂ）である。 本発明の実施形態１に係るピストン２が上昇中に起こる混合気１８の流れを示した概略図である。 本発明の実施形態１に係るピストン２下降時の混合気１８に含まれる潤滑油１８－１の流路を示した概略図である。 本発明の実施形態１に係るピストン２の下降直後におけるピストンリング３１の挙動と潤滑油１８－１の流路との関係を示す図４ＢのＸ部の拡大図である。 本発明の実施形態１に係るピストン２の下降における所定時間経過後のピストンリング３１の挙動と潤滑油１８－１の流路との関係を示す図４ＢのＸ部の拡大図である。
　以下、図面を参照し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。なお、以下では、本発明の目的の達成のために説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。
　図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態に係る２サイクルエンジンの概略図である。図１Ａに係る２サイクルエンジンと図１Ｂに係る２サイクルエンジンは、排気ポート１４、掃気ポート１５及び吸気ポート１９の位置や向きが異なる点を除いて機能や動作原理は同様であるため、重複する部分についての説明は一方の説明をもって省略する方の説明に換えるものとする。
　図１Ａに示すように、本実施形態の２サイクルエンジン１は、ピストン２と、ピストン２を収容するシリンダー本体３と、混合燃料を貯留する燃料タンク４と、混合燃料を霧化するキャブレタ５と、外気を吸入するエアクリーナー６とを少なくとも具備して構成される。混合燃料は、作業員がガソリン等の燃料と各部材を潤滑する潤滑油とを所定割合で混合することで作製する。なお、図１Ａは本願の概要を理解しやすくする目的のもと、各構成部分及びその組合せを模式的に示したものである。したがって、同図においてはたとえば、排気ポート１４、掃気ポート１５、吸気ポート１９が同一断面上に存在するかのような図となっているが、実際には同一断面にはない場合もあり、たとえば、排気ポート１４と吸気ポート１９とが平面的（周方向）に１８０°ずれていたり、排気ポート１４と掃気ポート１５とが平面的（周方向）に略９０°ずれていたりする構成であってよく、これら総てが本願の実施形態に含まれる。図１Ｂは、排気ポート１４、掃気ポート１５、吸気ポート１９の別の配置態様に係る本実施形態の２サイクルエンジン１の断面を示すものであり、排気ポート１４と吸気ポート１９とは平面的（周方向）に略１８０°ずれ、排気ポート１４と掃気ポート１５とが略９０°ずれて配設される構成を示している。
　ピストン２は、コンロッド７の一方端側と連結され、シリンダー本体３のシリンダー８内にシリンダー８の軸方向に沿って摺動可能に収容されている。なお、ピストン２の筒部９にはリング溝部１０が設けられており、シリンダー本体３の後述する燃焼室１１側の空間とクランク室１２側の混合気の気密性を高めるとともに、シリンダー８の壁面に接して圧縮ガス漏れを防止する機能を有する輪状のピストンリングが、リング溝部１０に嵌装されている。図中ではピストンリングは省略している。
　シリンダー８の上方には、混合気が燃焼される燃焼室１１が設けられている。燃焼室１１には点火プラグ１３が設けられており、燃焼室１１内に流入した混合気は点火プラグ１３から生じる火花により燃焼する。
　また、シリンダー８の下方には、クランク室１２が設けられている。クランク室１２には、クランクシャフト１６が回転可能に収容されている。また、クランクシャフト１６のピン部１７にコンロッド７の他方端側が連結されている。
　燃焼室１１付近には、燃焼室１１で燃焼された燃焼ガスをシリンダー本体３外部へ排出する排気ポート１４が設けられている。排気ポート１４には図示しない排気管が連結されている。排気ポート１４は、ピストン２が上死点（上限）にある際にピストン２の筒部９で閉口される位置で、かつ、ピストン２が下降する際に、燃焼室１１側の空間において、後述する掃気ポート１５の開口よりも早く開口が露出する位置に設けられている。かくして燃料室で燃焼した燃焼ガスは、排気ポート１４、排気管を通って大気中に放出される。
　また、シリンダー８において排気ポート１４の下方には、クランク室１２内にキャブレタ５で霧化された混合燃料とエアクリーナー６で吸入された空気とが混合された混合気１８を流入させる吸気ポート１９が開口して設けられている。吸気ポート１９は、一方側がキャブレタ５に連結された吸気管２０の他方側に接続されている。これにより、エアクリーナー６で吸入された空気がキャブレタ５内で混合燃料と混合され、空気と混合燃料との混合気１８がクランク室１２内に流入する。なお、混合気１８はクランク室１２内に流入する前に、一度シリンダー８内に流入する。すなわち、吸気ポート１９は、シリンダー８内に混合気を流入させるポートでもある。
　また、シリンダー本体３には、クランク室１２側の空間と燃焼室１１側の空間とを、シリンダー８とは別の経路で連通させる掃気ポート１５が設けられている。掃気ポート１５の燃焼室１１側の開口は、シリンダー８において、排気ポート１４よりも下側に設けられており、吸気ポート１９よりも上側に設けられている。掃気ポート１５により、クランク室１２内の混合気１８は、シリンダー８の燃焼室１１側の領域内に流入した後、シリンダー８に連続して設けられた燃焼室１１に流入する。すなわち、掃気ポート１５は、シリンダー８内に混合気を流入させるポートでもある。
　ここで、図２及び図３を参照して、ピストンについて説明する。
　図２（ａ）は本願の一実施形態に係る貫通孔２１を設けたピストン２を斜め上方向から見た外観斜視図であり、（ｂ）は貫通孔２１を含んで断面視した断面図である。
　図２（ａ）及び（ｂ）に図示するように、本実施形態のピストン２には、筒部９を貫通する貫通孔２１が穿設されている。本実施形態のピストン２において、貫通孔２１は筒部９の外側から内側へ至るまで一定の径で設けられている。また、貫通孔２１は、２サイクルエンジン１の排気ポート１４、掃気ポート１５、及び吸気ポート１９以外のシリンダー８の内壁面に対向する位置、具体的には２サイクルエンジン１に配設されたときに各ポート（排気ポート１４、掃気ポート１５及び吸気ポート１９）に対して周方向でずれた位置に設けられている。なお、貫通孔２１は、ピストン２の強度低下が許容できる範囲内でいくつ設けられていても構わない。
　すなわち、貫通孔２１とは、ピストンを貫通する孔もしくは切欠部であって、貫通孔２１の径、形状（例えば、円形、楕円形若しくは四角形等、又はテーパ（例えば、内側から外側に向かって径が漸減する形状を含む。）もしくは段差の有無、その他貫通を可能にするあらゆる形状）、数及び間隔に限定はないが、貫通孔２１に傾斜及びテーパを設けずに略等間隔に穿設することが好ましい。一方、貫通孔２１の加工位置にも限定はないが、排気ポート１４、掃気ポート１５及び吸気ポート１９のいずれの経路口と重複しない位置に加工するのが好ましい。
　詳細には、リング溝部１０に貫通孔２１を設けると（図示しない）、ピストンリング付近で圧縮ガス漏れが発生し始動不能となる可能性があるため、及びピストンの壁厚によっては材料欠損を招きかねない点から好ましくない。また、リング溝部１０の下面部（図示しない）から傾斜を持たせて貫通孔２１を設けることは製造方法が困難であるため、小径なピストンには貫通孔２１を設けることは好ましくない。しかし、これらの点が是正される別途手段を設ける場合には、貫通孔２１の穿設位置、加工位置については上記位置であってもよい。さらに、所定の位置に貫通孔２１を一つのみ単独に設けたとしても、混合気の摺動面への供給不足が生じるため好ましくなく、複数設けるのが望ましいが、孔の径によっては単独であっても潤滑効果に支障をきたさずに所望の効果を発揮できる場合もある。以上を纏めると、所望の効果を得るためには、然るべき径、形状、数及び間隔を有する貫通孔２１を設ける必要がある。
図３（ａ）は本願の別の一実施形態に係る貫通孔２１及び溝部３０を設けたピストン２を斜め上方向から見た外観図であり、（ｂ）は貫通孔２１及び溝部３０を含んで断面視した断面図である。
　図３（ａ）及び（ｂ）に図示される態様においては、貫通孔２１の上部に溝部３０を設け、さらに溝部３０はリング溝部１０と直結している。溝部３０の深さ寸法に限定はないが、（ｂ）に示すとおり、好適にはリング溝部１０よりも浅く（小さく）、具体的には、例えば、リング溝部１０の深さ寸法が１ｍｍである場合、溝部３０の深さ寸法は１ｍｍ未満であることが好ましく、好適には０．５ｍｍ～０．８ｍｍ程度の深さ寸法がよい。これは、点線で示すピストンリング３１が接しないリング溝部１０の下面部面積を最小限に抑え、可能な限りリング溝部１０の下面部面積を多くすることが好ましいからである。さらに、溝部３０の数に限定はないが、好適には全ての貫通孔２１の上部に設けることが好ましい。
　上述したような２サイクルエンジン１では、ピストン２が上昇することで、燃焼室１１の内部に存在する混合気１８が圧縮される。このとき、クランク室１２側の空間において吸気ポート１９の開口が露出し、吸気ポート１９からクランク室１２内に混合気１８が流入する。そして、ピストン２が上死点（上限）に達したときに、燃焼室１１に設けられた点火プラグ１３が火花を生じさせる。この火花により燃焼室１１内の混合気１８が爆発・膨張し、混合気１８が燃焼した後の燃焼ガスの膨張力によってピストン２が下降する。
　そして、ピストン２が下降し、燃焼室１１側の空間において排気ポート１４の開口が露出されると、燃焼ガスが排気ポート１４からシリンダー本体３外部へ排出される。このとき、ピストン２の下降によりクランク室１２側の混合気１８が圧縮される。さらにピストン２が下降し、燃焼室１１側の空間において掃気ポート１５の燃焼室１１側の開口が露出されるとすると、クランク室１２側の空間と燃焼室１１側の空間とが掃気ポート１５で連通される空間内に流入すると同時に、燃焼室１１側の空間内に残留した燃焼ガスを排気ポート１４からシリンダー本体３外部に押し出して排出させる。これにより、燃焼室１１側の空間内は全て未燃焼の混合気１８で満たされる。そして、下死点（下限）まで下降したピストン２は上昇を開始し、再び圧縮、燃焼・膨張、排気（吸気）工程を繰り返す。すなわち、実際のエンジンにおいて、ピストン２が下降し吸気ポート１９下部にピストン下部が達したときから混合気の圧縮が開始され、ピストンリングの合い口の隙間及びピストンリング部より浸透し排気ポート１４より排気ガスが排出され、掃気ポート１５より混合気が出る直前に圧縮が最大化されることとなる。
　次に、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄを参照して混合気１８の流れを説明する。
　図４Ａは、ピストン２が上昇中に起こる混合気１８の流れを示した概略図である。図４Ａに図示するように、上述した２サイクルエンジン１の運転に伴う一連の各部材の動作の際、クランク室１２側の空間の混合気１８は、クランクシャフト１６の回転等に伴って上昇し、ピストン２の内側から貫通孔２１を通ってシリンダー８の内壁面に吐出する。すなわち、ピストン２に設けられた貫通孔２１が、シリンダー８の内壁とピストン２の筒部９との間に混合気を供給する供給手段として機能し、ピストンの駆動作用に連動して自動的に混合気がシリンダー８とピストン２の摺動面に積極的に供給される。これにより、シリンダー８とピストン２の摺動面を良好に潤滑することができ、シリンダー８とピストン２の摺動面の焼き付きの発生を抑制することができる。
　図４Ｂは、ピストン２下降時の混合気１８に含まれる潤滑油１８－１の流路を示した概略図である。図４Ｂに図示するように、ピストン２が上限に到達後、燃焼室１１内の混合気１８が爆発・膨張し、混合気１８が燃焼した後の燃焼ガスの膨張力によってピストン２が下降すると、燃焼ガスの膨張力による押し出しによって貫通孔２１から吐出した混合気１８に含まれる潤滑油１８－１は貫通孔２１を介して溝部３０に湧出する。或いは、摺動面に対して浸透しきれない（余分な）潤滑油１８－１は、溝部３０に滞留する。これは、ピストン２は下向きに高速移動する一方で潤滑油１８－１は燃焼ガスの膨出力によってその向きの力を受ける結果、摺動面より凹んでいる溝部３０に滞留することになるためである。貫通孔２１の上部の溝部３０に直結するリング溝部１０（以下、「第一のリング溝部１０」ともいう。）の下面部が排気ポート１４の内側の下面部を通過後、第一のリング溝部１０が掃気ポート１５の内側の上面部到達前において、ピストンリング付近が密閉状態となり圧縮されるため、その間に最も混合気が浸透する。
　図４Ｃは、ピストン２の下降直後におけるピストンリング３１の挙動と潤滑油１８－１の流路との関係を示す図４ＢのＸ部の拡大図である。同図に図示するように、このときピストンリング３１はリング溝部１０の下面部に接しているため、潤滑油１８－１はリング溝部１０に流入しきれない。一方、図４Ｄは、ピストン２の下降における所定時間経過後のピストンリング３１の挙動と潤滑油１８－１の流路との関係を示す図４ＢのＸ部の拡大図である。図示するように、ピストン２の下降に伴い、それまで排気ガスの圧力によってリング溝部１０の下面部に接していたピストンリング３１がリング溝部１０の上面部に移動する（接する）ため、リング溝部１０の下面部に隙間が生じ、潤滑油１８－１がリング溝部３０を介してリング溝部１０に供給される。したがって、リング溝部１０を介してシリンダー８の摺動面に潤滑油１８－１は供給されるため、ピストン駆動の回転数や効率を下げることなく、極めて良好、確実かつ効率よく混合気を摺動面に供給することができる。
　上述したように構成された本実施形態の２サイクルエンジン１及びピストン２によれば、貫通孔２１により、混合気がシリンダー８とピストン２の摺動面に積極的に供給される。つまり、潤滑油の混合割合が従来と同じ混合燃料を使用する場合、従来の構成に比べて、シリンダー８とピストン２の摺動面には単位時間当たりにより多くの潤滑油の割合を低減させることができる。低減させても、シリンダーとピストンの摺動面には、焼き付きが生じない十分な量の潤滑油が供給されるからである。したがって、本実施形態によれば従来よりも潤滑油に係るコストを大幅に低減できる。
　なお、従来の構成ではガソリンと市販されている安価な潤滑油の割合は２０：１～２５：１にしなければならなかったが、本発明者が実際に本実施形態、具体的には直径及び高さが約３２ｍｍで貫通孔２１の直径が約４ｍｍであるピストン２を有する２サイクルエンジン１で実験したところ、ガソリンと潤滑油の割合を１２０：１にしても、シリンダーとピストンの摺動面が焼き付きを起すことはなく良好に使用できることを確認した。
　一般に、潤滑油には潤滑機能を高めるため様々な添加物が混入されており、従来の構成の２サイクルエンジンでは、こうした潤滑油が燃焼することにより発生する有害な排気ガスの量が比較的多かった。
　この点で、本実施形態によれば、混合燃料における潤滑油の割合を低減させることができ、実際に低減させることにより、燃焼室１１内に浸入して燃料と共に燃焼される潤滑油の量も減少する。したがって、発生する人体及び環境に有害な排気ガスの量も減少させることができる。
　また本実施形態のピストン２の貫通孔２１は、燃焼室１１で燃焼された燃焼ガスを排気する排気ポート１４以外のシリンダー８の内壁面に対向して設けられている。これにより、ピストン２がシリンダー８の内壁を摺動する際に、未燃焼の混合気が貫通孔２１を通って直接排気ポート１４へ排出されてしまうことを防止することができる。
　さらに、本実施形態のピストン２の貫通孔２１は、シリンダー８内に混合気を流入させるポート以外のシリンダー８の内壁面、具体的には吸気ポート１９及び掃気ポート１５以外のシリンダー８の内壁面に対向して設けられている。これにより、各ポートから混合気１８が漏出してしまうガス抜けの発生を確実に防止できる。
　また、本実施形態によれば、混合燃料における潤滑油の割合を低減することができる。そして、実際に低減することにより、燃焼室１１内に浸入する潤滑油の量も減少する。これにより、従来一般に市販されている潤滑油を使用しても点火プラグ１３に燃焼後に生ずるカーボンが付着する「かぶり」と称される事象が発生し難くなるという効果を奏すると共に、燃焼ガスが排気されるマフラーや排気ポートにカーボンが堆積してエンジンの回転が上昇しなくなったりエンジンが不調となってしまう事態を防止することができる。（某メーカーの取扱説明書には、１００時間使用毎にマフラーを外してカーボンを落としてください、と記載されているが、本発明を実施することでこのようなことは全く不要となり、維持管理時間を節約することができる。）
　以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の構成は上述したものに限定されるものではない。すなわち、上述した実施形態では、ピストンの筒部９に設けられた貫通孔２１又は溝部３０が、シリンダーとピストンの摺動面に混合気を供給する供給手段である例を示したが、シリンダーとピストンの摺動面に混合気を供給する機能を果たすのであれば、供給手段はこれに限定されるものではない。
　また、上述した各実施形態では、予め燃料と潤滑油とを混合した混合燃料を使用する構成を示したが、本発明はこれに限定されず、クランク室１２内に別々に燃料と潤滑油とが流入する構成の２サイクルエンジンにおいても効果を奏するものである。
　さらにまた、本願発明を用いて生産される生産品及び／又は方法が、その２次的生産品に登載されて商品化された場合であっても、本願発明の価値は何ら減ずるものではない。
　本発明に係るエンジン及びピストンに係る技術思想は、その本質から、草刈機やチェーンソーに限らず、ガソリン車やディーゼル車を含む４サイクルエンジン搭載の自動車や２サイクルエンジン搭載の自動二輪車その他小型機械等のエンジンにも適用することができる。
　ガソリンやディーゼルを利用する環境対策車も、正常なエンジンの圧縮があって初めて成り立つものであるといえる。そこで、化石燃料を使用するエンジンを搭載する車において、燃費を大幅に改善する残された唯一の手段は、熱効率を上げること（すなわち、一定の燃料を燃焼させたときに、どれ位動力として取り出すことができるかを表したもの）であり、圧縮を可能な限り向上させ、小規模エンジンで最大限のトルクを得ることができるエンジンを実現することが環境対策として最良である。従来は、出力を向上させるため排気量の大きなエンジンを搭載しているが、エンジンを大きくすればするほど、エンジンを搭載可能な必要容積が巨大化し、重量が増すため、燃料消費量が増加し、燃費が悪化してしまうことになる。
　現在、ガソリン車の熱効率は１４～２０％、ディーゼル車の熱効率は３８～４０％で、残りの分は全て熱になったり、排気ガスとして排出されたりする。１リットル当たり１００円のガソリンの場合、動力として取り出せるのはせいぜい２０円分で、残り８０円分は熱や排ガスになっているというのが現状である。したがって、熱効率を向上することができれば、燃料にかかるコストは現在の価格に比べて３分の１～４分の１になることも可能であると考えられる。また、エンジンの圧縮を１．５倍にするとトルクは２倍以上となる。例えば、ガソリン車で、ガソリンのオクタン価が同じ場合、ノッキングが発生することもある。一方、ディーゼル車の場合、ディーゼルノックが大きくなる等の問題はあるが、燃焼室直接噴射や瞬時に燃料をきめ細かくコントロールするピエゾインジェクターやコモンレール方式により解決されている。
　一方で、エンジンのピストンリングは、圧縮率を１．５倍にすると、圧縮力がピストンの内側からピストンリングがシリンダー或いはシリンダーライナー面へ、従来と比較して略１．５倍強力に押し付けることとなるため、摺動面に油膜を形成することによる効果はさらに巨大なものとなる。仮にシリンダーライナー或いはシリンダーが摩耗した場合、ピストンリングも摩耗していることが多く、ピストンリングの合い口の隙間をさらに大きくし、高温となった燃焼ガスのエンジンのクランクケースへの吹き抜けが増大する。
　高温となった燃焼ガスの吹き抜けは、クランクケースのエンジンオイルを劣化させ、さらに一部は油煙となり、増大したブローバイガス（クランクケースに吹き抜けた燃焼ガス）がエンジンの吸気側へ送られたとき、内部はオイルにより粘着質になってしまう。さらに、ピストンが下死点方向へ移動し最下部へ達したときにはエンジンのクランクシャフトによってエンジンオイルがピストン側へ汲み上げられ、摩耗したシリンダーライナーと、広くなったピストンリングの合い口を通り、燃焼室へエンジンオイルが上がり、さらにオイルの消費増大となる。したがって、摩耗は、悪循環の繰り返しの原因となり得る。
　総じて、本願によれば、摺動面の焼き付きや摩耗を抑制する油膜を形成するための種々の供給手段、具体的にはピストンの貫通孔及び／または溝部を設けることで、混合燃料の混合比率を大幅に低下させ、摺動面に随時混合気の供給による油膜を生成することができる。こうすることで、熱効率も向上し、燃費の低下が実現し得る。したがって本願の技術思想によれば、究極的には、４サイクルエンジンや２サイクルエンジンを搭載する自動車や自動二輪車を環境対策車として確立することに繋がる。
　さらに、環境対策車だけでなく、エンジンを駆動源とするものであれば、例えば、寒冷地仕様の自動車、船舶、船外機、スノーモービルその他の機械、乗り物、草刈機やチェーンソー等の産業機械、器具等にも本願の技術思想は適用することができる。
　本願では、エンジンのシリンダー及びシリンダーライナーとピストン及びピストンリング間に供給手段により積極的にエンジンオイルを供給して油膜を確実に確りと形成し続けることで相対する物質間の摩擦がなくなり、新品時のエンジンの燃焼室の圧縮を恒久的に持続させることができる。
　４サイクルエンジンのピストンリング下部面全周にエンジンオイルの供給手段が設けられた場合、摩耗以前においては、エンジンオイルはピストンの往復運動によりピストンリングの僅かな隙間が移動することにより、ピストンリング周り、シリンダー及びシリンダーライナー面への供給は、適度に適量自動的に確り供給され続け油膜を形成して摩耗を極力低減することができる。エンジンオイルの供給手段を設けることにより高価なエンジンオイルも必要としない。
　現在使用されているエンジンの場合、高価なエンジンオイルを使用しても、長い間摩耗を防止することは困難であり、このことは現状を見れば明らかである。現在使用されているエンジンにおいては、走行距離が１０万ｋｍ前後でエンジンオイル消費量が増加し、エンジンオイル交換目安とされる５千ｋｍ使用ではエンジンオイルレベルゲージに全くエンジンオイルが付かない程摩耗したエンジンが多々見られる。
　そうしたエンジンの燃焼室の圧縮力は、正常な場合より１ｋｇ～２ｋｇは必ず落ちているのが通例である。
　本発明の一実施形態に係るエンジンの油膜確立対策車においては、通常と同条件下の７年間のテストにおいてエンジンのシリンダーライナー、ピストン、ピストンリングが殆ど摩耗することなく使用できている。
　ピストン周りの摩耗を防止し燃焼室の圧縮力を保つことは、寒冷時のエンジンの始動を容易に確実に、そして始動後は、今までのように燃料を増大させたり、噴射量を多くして回転数の安定維持をしていたが、寒さに左右されず、安定した回転数とパワー（特にトルク）を持続させ燃費の悪化を防止することができる。
　本願によれば、シリンダー或いはシリンダーライナーとピストン及びその周辺部材の摺動面は良好に潤滑され、シリンダー或いはシリンダーライナーとピストン及びその周辺部材の摺動面の焼き付きの発生を抑制することができるので、総じて、４サイクルエンジンや２サイクルエンジンを搭載する自動車や自動二輪車のみならず、エンジンを備える機械の１つである草刈機やチェーンソー等の産業機械全般に対して利用可能性を持つ。
　さらに、エンジンを駆動源とするもので、例えば、寒冷地仕様の自動車、船舶、船外機、スノーモービルその他のあらゆる機械、器具にまで影響を及ぼすものであるため、国内における環境問題にとどまらず、産業界全体を巻き込み、諸外国を含む新たな駆動源の見直しの契機となりうる点で、自動車産業、船舶業、農業、農機具産業、建設業を含めて広く社会全般に大きな利用可能性、有益性をもたらすものである。

Claims (7)

  1. 　潤滑油が混合された混合気が燃焼室に供給されるエンジンにおいて、シリンダー或いはシリンダーライナーの内壁とピストンの筒部及びピストンリング部、溝部との間に前記混合気が供給される供給手段が設けられていることを特徴とするエンジン。
  2. 　請求項１に記載のエンジンにおいて、
    　前記供給手段は、前記ピストンの前記筒部を貫通する貫通孔であることを特徴とするエンジン。
  3. 　請求項２に記載のエンジンにおいて、
    　前記貫通孔は、前記燃焼室で燃焼された燃焼ガスを排気する排気ポート以外のシリンダー或いはシリンダーライナーの内壁面に対向する位置に設けられていることを特徴とするエンジン。
  4. 　請求項３に記載のエンジンにおいて、
    　前記貫通孔は、前記シリンダー内に前記混合気を流入させるポート及び／もしくは混合気を燃焼室へ送るポート以外の前記シリンダー或いはシリンダーライナーの内壁面に対向する位置に設けられていることを特徴とするエンジン。
  5. 　潤滑油が混合された混合気が燃焼室に供給されるエンジンのピストンにおいて、シリンダー或いはシリンダーライナーの内壁面との間に混合気を供給する供給経路を有することを特徴とするピストン。
  6. 　請求項５に記載のピストンにおいて、
    　前記供給経路が、筒部を貫通する貫通孔であることを特徴とするピストン。
  7. 　請求項１乃至６のうちの１項記載のピストンにおいて、
    　前記貫通孔の前記シリンダー或いはシリンダーライナーの内壁面側の開口からピストンリング部及び／もしくはピストンリング部分に向かう溝部が前記筒部に形成されていることを特徴とするピストン。
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