JP2001295652A - 層状掃気２サイクルエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合気通路の絞り弁と空気通路の空気弁との
構造簡単化、小形化、開度制御の容易化を計る。 【解決手段】 クランク室３に接続した混合気通路６と
掃気通路８に接続した空気通路９に仕切壁１５で区画さ
れて互いに隣接した区間を設け、一個の蝶形弁２４が弁
板２６の弁軸２５を挟んだ一方が絞り弁２７として働き
もう一方が空気弁２８として働くように、弁軸２５を仕
切壁１５とほぼ同一の面上に位置させて設置し、蝶形弁
２４の単一動作で絞り弁２７と空気弁２８の開度制御を
行なって流量比率が所要の一定値となるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクランク室圧縮掃気
方式であって、掃気時に先ず空気を燃焼室に導入して燃
焼ガスを排出し、その後に混合気を燃焼室に導入するよ
うにされている層状掃気２サイクルエンジン、詳しくは
混合気と空気の流量比率をほぼ一定に保ちながらそれら
の流量制御を行なう構造簡単な空燃比制御手段を具えた
層状掃気２サイクルエンジンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃焼室内の混合気が点火・爆発してピス
トンが下降するとき、最初に排気口が開いて燃焼ガスの
排出を開始し、次に掃気口が開いてクランク室に供給さ
れている混合気が燃焼室に導入されて残っている燃焼ガ
スを排出する２サイクルエンジンにおいて、クランク室
と燃焼室とを連通する掃気通路に空気通路を接続し、掃
気口が開いたとき先ず空気通路の空気を導入して燃焼ガ
スを排出してからクランク室の混合気を導入するように
したものが知られている。

【０００３】このクランク室圧縮掃気方式であって層状
掃気を行なう２サイクルエンジンにおいて、クランク室
に接続した混合気通路に設けられている出力制御用の絞
り弁と、空気通路に設けられている空気流量制御用の空
気弁とを連動して開閉動作させることにより、混合気に
大量の残留燃焼ガスが混入して不完全燃焼や失火を生じ
させたり、混合気と空気との流量比率を大幅に変動させ
ることがないようにしたものがいくつか提案されてい
る。

【０００４】その一つとして、絞り弁と空気弁とが互い
に遠く離れていたり、或いは接近していても交叉方向に
配置されているものについて、これらをリンク機構で連
動させることが特開平９−１２５９６６号公報、特開平
９−２８７５２１号公報に開示されている。

【０００５】また、別の一つとして、絞り弁と空気弁と
が接近しているものについて、これらを同軸上に配置す
るとともに一体品化して連動させることが特開平１０−
２５２５６５号公報に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記提案の前者は大形
の或いは複雑なリンク機構が用いられているため、設置
に広い場所を必要とし、また適正な開度制御が困難であ
る、などの問題をもっている。また、前記提案の後者は
円柱状の弁体に直径方向の弁孔を設けた回転型流量制御
弁の構造とした絞り弁と空気弁とを一体品化したうえ
で、絞り弁の内部に燃料ノズルを突出させるとともにそ
の下方に定燃料室を配置し、空気弁の上方にアクセルレ
バーを配置したものとしている。即ち、このものは周知
の回転絞り弁式気化器の絞り弁に空気弁を設けたもので
あるため、全体の構造が複雑且つ大形化することを避け
られない。

【０００７】このため、前記提案のものはいずれも広い
設置場所を必要とし、チェンソーのように設置場所が著
しく限定されるエンジンに使用できない場合がある。更
に、エンジンの多様な要求に対応した流量比率とするに
は、前記提案の前者のものではリンク機構の取り付け角
度やレバー比などを変更しなければならないためきわめ
て面倒であり、また前記提案の後者のものでは弁孔の径
や位相などを変更しなければならないため同じくきわめ
て面倒である。

【０００８】本発明は出力制御用の絞り弁を有する混合
気通路をクランク室に接続させているとともに、流量制
御用の空気弁を有する空気通路をクランク室と燃料室と
を連通する掃気通路に接続させている層状掃気２サイク
ルエンジンについて、絞り弁と空気弁の開閉動作を互い
に関連させることによって混合気と空気の流量比率をほ
ぼ一定にしようとする前記従来の空燃比制御手段がもっ
ている、広い設置場所を必要とする、エンジンの多様な
要求に応えることが困難である、という点および前記手
段の個々がもっている適正な開度制御が困難である、構
造が複雑且つ大形である、という課題を解決するために
なされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は混合気通路と空気通路とに仕切壁で区画さ
れて互いに隣接した区間を設けるとともに、一個の蝶形
弁を弁板の弁軸を挟んだ一方が混合気通路を開閉する絞
り弁として働き、もう一方が空気通路を開閉する空気弁
として働くように弁軸を仕切壁と同一の面上に位置させ
て隣接区間に設置した。

【００１０】このように、一個の蝶形弁の弁板で絞り弁
と空気弁とを形成したことにより、連動機構が不要にな
るとともに構造が著しく簡単且つ小形なものとなり、狭
い場所に設置できることに加えて、混合気と空気との流
量比率を所定値とする開度制御を特別の手段を用いるこ
となく行なうことができる。

【００１１】そして、前記において仕切壁の弁軸前後部
分に混合気通路と空気通路とを連通する開口を設け、弁
板が全開時に開口を閉塞して仕切壁の一部として働くよ
うにする場合がある。

【００１２】この場合は、エンジンのアイドル時および
部分負荷時に混合気と空気の一部が互いに混ざり合い、
殊に燃料の一部が掃気用の空気に混入することによって
クランク室からの混合気に先行して燃焼室に導入される
掃気用空気が混合気を形成し、アイドリングおよび部分
負荷運転を良好に維持することができる。また、全負荷
運転時には従来通りに空気のみおよび混合気のみが燃焼
室に導入されるので、全開時の排ガス規制に適合できる
とともに排ガス総量規制にも適合させることが可能とな
る。

【００１３】また、前記において弁軸により仕切壁を前
後に分割するとともに、この弁軸を混合気通路と空気通
路とを互いに気密に保たせて設置し、弁板が全開時に仕
切壁と重なるようにする場合がある。

【００１４】この場合は、混合気通路と空気通路とは常
時互いに遮断され、従来と同様の層状掃気を行なうとと
もに、部分負荷時の排ガス規制にも適合して排ガス総量
規制に容易に対応することができる。

【００１５】更に、前記において弁軸を気密に設置する
ことに加えて空気通路に空気弁の小開度域で閉止状態を
維持する閉止壁を設ける場合がある。

【００１６】この場合は、絞り弁が混合気通路を開きは
じめてから少し遅れて空気弁が空気通路を開くようにな
り、加速運転初期に混合気のみが燃焼室に導入されて良
好な加速運転を行なわせることができる。

【００１７】図面を参照して本発明の実施の形態を説明
すると、図１および図３においてエンジン１はシリンダ
２，クランク室３，ピストン４を有し、シリンダ２に排
気通路５の入口である排気口５ａが開口しているととも
に、クランク室３に混合気通路６の出口である吸込口６
ａが開口し、またクランク室３とシリンダ２のピストン
４上方領域である燃焼室７とを連通する掃気通路８を具
えており、掃気通路８に空気通路９が接続されている。

【００１８】ピストン４が下死点から上昇を開始する
と、クランク室３は容積を増大するとともに、ピストン
４はシリンダ２の壁面に開口している排気口５ａ，掃気
口８ａを閉じる。このため、クランク室３と掃気通路８
の圧力が低下して混合気通路６よりクランク室３に混合
気が吸込まれるとともに、空気通路９より掃気通路８更
にはクランク室３に空気が吸込まれる。

【００１９】ピストン４が上死点の近くに達したとき、
前回の行程で燃焼室７に送入された混合気が点火・爆発
し、そしてピストン４が下降を開始するとクランク室３
の圧力が上昇しはじめる。その一方で、排気口５ａ，掃
気口８ａが開くことによって燃焼室７の燃焼ガスが排気
通路５に排出されはじめるとともに、掃気通路８の空気
がクランク室３の圧力によりクランク室２に噴出して残
っている燃焼ガスを排出し、この空気に続いてクランク
室３内の混合気が掃気通路８を通って燃焼室７に導入さ
れ、ピストン４は下死点に達する。

【００２０】以上の繰り返しによって直線往復動するピ
ストン４に連接棒１０，クランク腕１１を介して結合し
たクランク軸１２が回転することは、従来の２サイクル
エンジンと全く同じである。

【００２１】混合気通路６と空気通路９とはエンジン１
に接近した区間でクランク室３，掃気通路８へ向かって
互いに離れるが、それ以外の区間では仕切壁１５により
区画され互いに隣接して平行に延び、それらの入口端は
一個のエアクリーナ１６に開口している。

【００２２】混合気通路６の空気通路９と平行な部分は
ベンチュリ１７を有しているとともに、その下方に設け
たダイヤフラム式の定燃料室１８から送られる燃料をベ
ンチュリ１７に送出する主ノズル１９およびベンチュリ
１７の下流側に送出するアイドルポート２０，スローポ
ート２１を開口させており、この区間は気化器２２を構
成している。

【００２３】混合気通路６と空気通路９とは一個の蝶形
弁２４によって開閉させられるようになっている。この
蝶形弁２４は弁軸２５を仕切壁１５とほぼ同一の面上に
位置させて配置されており、弁板２６の弁軸２５を挟ん
だ一方が混合気通路６を開閉しもう一方が空気通路９を
開閉するように動作する。従って、弁板２６の混合気通
路６を開閉する部分は出力制御用の絞り弁２７として働
き、空気通路９を開閉する部分は掃気用空気の流量を制
御する空気弁２８として働く。

【００２４】弁軸２５の一端には図示しないアクセルレ
バー、戻しばねが設けられており、各通路６，９をほぼ
閉止したアイドル位置から仕切壁１５とほぼ同一の面上
に位置した全開位置まで弁板２６を回動させる。このよ
うに、一個の蝶形弁２４の弁板２６で絞り弁２７と空気
弁２８とを形成したことにより、連動機構が不要になる
とともに構造が著しく簡単且つ小形なものとなり、狭い
場所に設置することができる。また、混合気と空気との
流量比率は混合気通路６，空気通路９の殊に蝶形弁２４
が設置されている部分の通路面積によって設定され、絞
り弁２７と空気弁２８とが一体動作することによって、
流量比率を容易に所定値に維持するように二つの通路
６，９の開度制御を行なうことができる。

【００２５】図１および図２は請求項１および請求項２
に記載した発明の実施の形態を示しており、仕切壁１５
は弁軸２５の前後部分で欠徐されていて混合気通路６と
空気通路９とを連通する開口２９を形成している。この
開口２９は絞り弁２７，空気弁２８の全開時に弁板２６
によって閉塞され、弁板２６の外側周縁部は仕切壁１５
に重ねられる。

【００２６】図１はアイドル運転の状態を示しており、
混合気通路６と空気通路９とは全開状態の開口２９によ
って互いに連通している。燃料は絞り弁２７の下流側に
位置しているアイドルポート２０から吸い出されて混合
気通路６を流れる空気と混合気を作ってクランク室３に
送られる。その一方で、燃料の一部は開口２９の弁軸よ
りも下流側部分から空気通路９に流入して空気通路９を
流れる空気と稀薄混合気を作って掃気通路８に送られ
る。

【００２７】図２（Ａ）は絞り弁２７，空気弁２８がな
かば開かれた部分負荷運転の状態を示しており、燃料は
主ノズル１９およびアイドルポート２０，スローポート
２１から吸い出されて混合気通路６を流れる空気と混合
気を作ってクランク室３に送られる。その一方で、燃料
の一部は開口２９の弁軸２５よりも上流側、下流側の両
部分から空気通路９に流入し、空気通路９を流れる空気
と混合気を作って掃気通路８に送られる。

【００２８】このことにより、アイドル運転時および部
分負荷運転域で掃気が空気ではなく薄い混合気で行なわ
れることとなり、燃焼室７に空気に続いて混合気が導入
されるものと比較して、燃焼室７内の混合気が稀薄化さ
れることがないため、アイドリングおよび部分負荷運転
を出力不足などを伴うことなく良好に維持することがで
きる。

【００２９】絞り弁２７，空気弁２８が全開に近づくと
開口２９が小さくなり、混合気通路６および空気通路９
の空気は互いに混ざり合うことなくそれぞれの通路６，
９を流れるようになるので、燃料は次第に空気通路９に
流入しなくなり、全開となったとき図２（Ｂ）に示すよ
うに弁板２６が仕切壁１５の一部を形成して二つの通路
６，９を互いに独立したものとする。

【００３０】このことにより、全負荷運転時には燃焼室
７に先ず空気のみが導入されて掃気を行ない、続いて混
合気が導入される、という従来通りの機能に戻り、全開
時の排ガス規制に適合できるとともに、殊に全開で運転
することの多い携帯作業機械にあっては排ガス総量規制
に容易に適合させることが可能となる。

【００３１】次に、図３および図４は請求項１，請求項
３および請求項４に記載した発明の実施の形態を示して
おり、仕切壁１５は弁軸２５の前後部分に開口を有して
おらず、弁軸２５によって前後に分割されているととも
に弁軸２５に接する分割個所にシール材３１を具えたも
のとされ、混合気通路６と空気通路９とは常時互いに遮
断されている。また、空気通路９には空気弁２８がアイ
ドル位置から或る小開度に開かれるまで閉止状態を維持
する閉止壁３２が設けられている。この閉止壁３２は空
気弁２８の外側周縁の回転軌跡に沿った円弧状の壁面を
有している。

【００３２】混合気通路６と空気通路９とを常時互いに
遮断した状態でそれらの仕切壁１５と同一の面上に弁軸
２５を配した本実施の形態によると、図３に示したアイ
ドル位置から図４（Ａ）に示した部分負荷域を経て図４
（Ｂ）に示した全負荷位置に絞り弁２７，空気弁２８が
回転する間、混合気通路６には混合気、空気通路９には
空気のみが流れて従来と同様の層状掃気を行なうもので
ある。また、第一発明のものと比較して、部分負荷時の
排ガス規制に適合できることから、排ガス総量規制への
適合が容易なものとなる。

【００３３】また、このことに加えて空気弁２８の外側
周縁の回転軌跡に沿った円弧状の壁面を有する閉止壁３
２を小開度域に設けた本実施の形態によると、絞り弁２
７が混合気通路６を開きはじめてから少し遅れて空気弁
２８が空気通路９を開くようになる。このため、加速運
転初期に混合気のみが燃焼室７に導入されて良好な加速
運転を行なわせることができる。

【００３４】尚、前記二つの実施の形態では混合気通路
６と空気通路９とを上下に並べたものとしたが、これら
を横並びに隣接させて配置することもでき、このように
すると全高が低くなって狭い場所に設置することが容易
となる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、一個の蝶形弁の弁板を絞
り弁および空気弁として働かせるものとした本発明によ
ると、二つの弁の構成が著しく簡単なものになるととも
に、連動機構を用いないことと一体に開閉動作すること
とによって容易に適正な開度制御を行なうことができ、
且つ狭い場所に設置することができる。また、混合気と
空気の流量比率も容易に所要の一定値とすることができ
る。

【００３６】更に、本発明によると前記に加えてアイド
リングおよび部分負荷運転を良好に維持する、加速運転
を良好なものとする、排ガス規制への適合を容易なもの
とする、などエンジンの多様な要求に対応させることが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すアイドル位置におけ
る縦断面図。

【図２】図１に示した実施の形態の（Ａ）は部分負荷
域、（Ｂ）は全負荷時における縦断面部分図。

【図３】本発明の別の実施の形態を示すアイドリング位
置における縦断面図。

【図４】図３に示した実施の形態の（Ａ）は部分負荷
域、（Ｂ）は全負荷時における縦断面部分図。

【符号の説明】

１ エンジン，３ クランク室，５ 排気通路，６ 混
合気通路，７ 燃焼室，８ 掃気通路，９ 空気通路，
１５ 仕切壁，２２ 気化器，２４ 蝶形弁，２５ 弁
軸，２６ 弁板，２７ 絞り弁，２８ 空気弁，２９
開口，３１ シール材，３２ 仕切壁，

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年４月２８日（２０００．４．２
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【図４】

【図１】

【図３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 9/12 Ｆ０２Ｍ 9/12 Ｂ 13/04 13/04 Ｂ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力制御用の絞り弁を有する混合気通路
   をクランク室に連通させているとともに、流量制御用の
   空気弁を有する空気通路を前記クランク室と燃焼室とを
   連通する掃気通路に接続させている層状掃気２サイクル
   エンジンにおいて、 前記混合気通路と空気通路とは仕切壁で区画されて互い
   に隣接した区間を有しているとともに、一個の蝶形弁が
   弁板の弁軸を挟んだ一方が前記混合気通路を開閉する絞
   り弁として働き、もう一方が前記空気通路を開閉する空
   気弁として働くように前記弁軸を前記仕切壁とほぼ同一
   の面上に位置させて前記隣接区間に設置されている、 ことを特徴とする層状掃気２サイクルエンジン。
2. 【請求項２】 前記仕切壁は前記弁軸の前後部分に前記
   混合気通路と空気通路とを連通する開口を有しており、
   前記弁板は全開時に前記開口を閉塞して前記仕切壁の一
   部として働くようにされている、請求項１に記載した層
   状掃気２サイクルエンジン。
3. 【請求項３】 前記弁軸は前記仕切壁を前後に分割する
   とともに、前記混合気通路と空気通路とを互いに気密状
   態に保って設置され、且つ前記弁板は全開時に前記仕切
   壁に重なるようにされている、請求項１に記載した層状
   掃気２サイクルエンジン。
4. 【請求項４】 前記弁軸は前記仕切壁を前後に分割する
   ととに、前記混合気通路と空気通路とを互いに気密状態
   に保って設置され、且つ前記弁板は全開時に前記仕切壁
   に重なるものとされており、更に前記空気通路は前記空
   気弁の小開度域で閉止状態を維持する閉止壁を有してい
   る、請求項１に記載した層状掃気２サイクルエンジン。