JP2002129963A - 2サイクル内燃エンジン - Google Patents
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Abstract
力の向上、排ガス中の有害成分の低減等を図ることがで
きるとともに、エンジン周りを合理的にかつコンパクト
に纏めることができて、部品点数の削減、軽量化、低コ
スト化、加工、組立て性の向上等を図ることができるよ
うにされた、エアー先行導入式の2サイクル内燃エンジ
ンを提供する。 【解決手段】シリンダ(10)の壁部(10A)内に、
掃気通路(31、31、32、32)にエアー(A)を
導くエアー導入通路(50)が設けられてなる。
Description
作業機等に使用される2サイクル内燃エンジンに係り、
特に、燃焼に供せられることなく排出される混合気量、
いわゆる吹き抜け量を可及的に少なくできるようにすべ
く、燃焼作動室(燃焼室、作動室、シリンダ室等とも呼
ばれるが、本明細書ではこれらを総称して燃焼作動室と
する)にエアーを混合気に先行して導入するようにされ
た2サイクル内燃エンジンに関する。
型動力作業機に使用されている一般的な2サイクルガソ
リンエンジンは、通常、シリンダの頭部には点火プラグ
が配設され、前記シリンダの胴部にはピストンにより開
閉される吸気口、掃気口、排気口が形成され、吸気、排
気のためだけの独立した行程はなく、前記ピストンの2
行程で機関の1サイクルを完了するようになっている。
より、前記吸気口から前記ピストン下方のクランク室に
混合気を吸入するとともに、該混合気を前記ピストンの
下降行程により予圧縮し、前記掃気口から前記予圧縮さ
れた混合気を前記ピストン上方の燃焼作動室に吹き出す
ことにより、燃焼廃ガスの前記排気口への排出を行う、
言い換えれば、混合気のガス流動を利用して燃焼廃ガス
の掃気を行うようになっている関係上、燃焼廃ガス(排
ガス)中に未燃混合気が混入しやすく、燃焼に供せられ
ることなくそのまま大気中へ排出される混合気量、いわ
ゆる吹き抜け量が大きく、4サイクルエンジンに比して
燃費が悪いだけでなく、排ガス中に有害成分であるHC
(燃料の未燃成分)やCO(燃料の不完全燃焼成分)等
が多く含まれ、小型とはいえ、環境汚染が懸念されてい
る。
のエアーを導くエアー導入通路を設け、ピストンの下降
行程において、前記燃焼作動室に混合気に先行してエア
ーを導入するようになし、これによって、排出されるべ
き燃焼廃ガスと未燃混合気との間にエアーの層を形成
し、このエアー層により、混合気と燃焼廃ガスとが混合
することを防ぎ、もって、前記混合気の吹き抜け量を低
減するようにした、エアー先行導入式の2サイクル内燃
エンジンが従来種々提案されている(例えば、特開平9
−125966号公報、特開平5−33657号公報、
特許第3040758号等を参照)。
エアー先行導入式の2サイクル内燃エンジンでは、、掃
気通路等にエアーを導くべく、エンジン本体部(シリン
ダ及びクランクケース)の外部にそれらとは別体で、エ
アー導入通路(通常、掃気通路は左右一対又は複数対設
けられるので、エアー導入通路は二股状とされている)
を設けているのでエアー導入通路を含めたエンジン周り
の構造が複雑で大きくかつ重くなる嫌いがあるととも
に、加工、組立性が悪く、携帯型動力作業機等に搭載す
るには、さらに改善が必要であった。
行導入式の2サイクル内燃エンジンに関する課題を改善
すべくなされたもので、その目的とするところは、エン
ジン周りを合理的にかつコンパクトに纏めることができ
て、部品点数の削減、軽量化、低コスト化、加工、組立
て性の向上等を図ることができるようにされた、エアー
先行導入式の2サイクル内燃エンジンを提供することに
ある。
く、本発明に係る2サイクル内燃エンジンは、基本的に
は、ピストンが嵌挿されるシリンダと、該シリンダの下
側に設けられてクランク室を画成するクランクケース
と、混合気生成手段と、を備え、前記シリンダにおける
前記ピストンの上方に形成される燃焼作動室と前記クラ
ンク室とを連通するように前記シリンダに設けられた排
気口を二分割する縦断面を挟んで対称的にシュニューレ
掃気式をとる一対又は複数対の掃気通路が設けられ、該
掃気通路にエアーを導くとともに、前記混合気生成手段
からの混合気を前記クランク室に導くようにされ、前記
ピストンの下降行程において、前記排気口が開かれた
後、前記掃気通路の下流端に設けられた掃気口が開か
れ、前記燃焼作動室に前記掃気通路を通じてエアーを混
合気に先行して導入するようにされる。そして、前記シ
リンダの壁部内に、前記掃気通路にエアーを導くエアー
導入通路が設けられていることを特徴としている。
ー導入口と、該エアー導入口に連なる左右一対の直線状
の分岐通路部と、該分岐通路部と前記掃気通路とを連通
する連通部と、からなっている。前記連通部は、好まし
くは、前記シリンダに取り付けられた蓋状部材で形成さ
れる。好ましい態様では、前記エアー導入通路にエアー
用逆止弁が配設され、また、前記蓋状部材もしくは前記
分岐通路に前記エアー用逆止弁が取り付けられる。
前記エアー導入通路に供給するエアー供給通路と、前記
混合気生成手段により生成される混合気を混合気導入口
を介して前記クランク室に供給する混合気供給通路と、
を有し、それらエアー供給通路と混合気供給通路とが隣
り合わせに配設される。より好ましい態様では、前記シ
リンダにおける前記エアー導入口の下側に、前記ピスト
ンにより開閉される前記混合気導入口が設けられる。
スに、前記エアー導入口及び前記混合気導入口が設けら
れる。他の好ましい態様では、前記混合気生成手段は気
化器とされ、該気化器に前記エアー供給通路及び前記混
合気供給通路が設けられるとともに、前記エアー供給通
路及び前記混合気供給通路に、それぞれ相互に連動する
スロットル弁が配設される。
イクル内燃エンジンの好ましい態様においては、ピスト
ンの上昇行程において、外部のエアーが、エアー供給通
路、エアー導入口、エアー導入通路に吸入されるとも
に、該エアー導入通路及びリード弁等のエアー用逆止弁
を介して掃気通路及びクランク室にも吸入されて貯留さ
れ、また、混合気生成手段からの混合気が、混合気供給
通路及び混合気導入口を介してクランク室に吸入されて
貯留される。
の混合気が点火せしめられて爆発燃焼すると、前記ピス
トンが燃焼ガスにより押し下げられる。このピストンの
下降行程においては、前記エアー導入通路、前記掃気通
路、及び前記クランンク室のエアー及び混合気が前記ピ
ストンにより圧縮せしめられるとともに、まず最初に、
排気口が開かれ、さらに前記ピストンが下降すると、前
記掃気通路下流端の掃気口が開かれる。この掃気口が開
かれる掃気期間においては、前記掃気口から、まず、前
記掃気通路及び前記エアー導入通路内の、前記ピストン
により圧縮されたエアーのみが、前記燃焼作動室内に導
入される。続いて、さらに前記ピストンが下降すると、
前記掃気口からの前記燃焼作動室へのエアーの導入は完
了し、エアーに続いて、前記クランク室内で予圧縮され
た混合気が、前記掃気通路を介して前記燃焼作動室に掃
気期間が完了するまでの間、導入される。
いては、前記掃気口から前記燃焼作動室に、エアーが混
合気に先行して導入されるので、このエアーにより、燃
焼廃ガスは、前記排気口とは反対側のシリンダ内壁近く
の部位を含めて、ほとんど前記燃焼作動室に残留するこ
となく前記排気口から押し出されて掃気され、その後、
マフラーを介して外部に排出される。
前記燃焼作動室に遅れて導入される混合気と、の間に
は、前記掃気口から先行して前記燃焼作動室に導入され
たエアーによる層が形成され、このエアーの層により、
混合気が燃焼廃ガスと混合することが効果的に防がれ
て、層状掃気が可能となり、燃焼に供せられることなく
排出される混合気量、いわゆる吹き抜け量を可及的に低
減できるとともに、混合気の点火をより確実かつ完全に
でき、燃費の向上、排ガス中の有害成分の低減等を図る
ことができる。
ジンでは、エアー導入通路がシリンダの壁部内に設けら
れるので、従来のもののように、エンジン本体部(シリ
ンダ及びクランクケース)の外部にそれらとは別体の二
股状のエアー導入通路を設けた場合に比して、エンジン
周りを合理的にかつコンパクトに纏めることができて、
部品点数の削減、軽量化、低コスト化、加工、組立て性
の向上等を図ることができる。
構成する左右一対の分岐通路部を直線状とすることで、
該分岐通路部を型抜きだけでなくドリル加工によっても
形成することが可能となり、これよって、生産性が格段
に向上する。また、シリンダの壁部内にエアー導入通路
を設けることで、該エアー導入通路の実効長を従来のも
のより短くすることが可能となり、これによって、応答
性等の性能アップも期待できる。
燃エンジンの実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る2サイクル内燃エンジンの一実施
形態を示すピストン上死点時の縦断面図、図2は図1の
II−II矢視断面図、図3は図1に対応するピストン下死
点時の拡大縦断面図、図4は図3のIV−IV矢視断面図で
ある。なお、説明の都合上、図2におけるF−F線の左
側は、ピストン下死点時の第一掃気口を通る縦断面を、
右側は、ピストン上死点時の第一掃気口を通る縦断面
を、合成して図示している。
は、携帯型動力作業機等に使用される四流掃気式の小型
空冷式2サイクルガソリンエンジンであり、ピストン2
0が嵌挿されるシリンダ10を有し、該シリンダ10の
下側には、左右二分割構成のクランクケース12が、そ
れらの四隅に通された四本の通しボルト27(図4参
照)により密封状態で締結されている。前記クランクケ
ース12は、前記シリンダ10の下方にクランク室18
を画成するとともに、前記ピストン20をコンロッド2
4を介して往復昇降させるクランクシャフト22を回転
自在に支持するようになっており、前記シリンダ10と
前記クランクケース12とでエンジン本体部2が構成さ
れている。
リコイルスタータケースの基体部13及びファンケース
の基体部19が一体に設けられている。前記シリンダ1
0の外周部には、多数の冷却フィン16が設けられ、そ
の頭部には、燃焼作動室15を構成するスキッシュドー
ム形(半球形)の燃焼室部15aが設けられ、該燃焼室
部15aには、点火プラグ17が臨設されている。
で見て右側)には排気口34が設けられ、、前記排気口
34を二分割する縦断面F−F(図2)を挟んで左右対
称的に、シュニューレ掃気式をとる、前記排気口34と
反対側に位置する一対の第一掃気通路31、31と、前
記排気口34側に位置する一対の第二掃気通路32、3
2と、が設けられている。前記第一掃気通路31、31
及び前記第二掃気通路32、32の上端(下流端)に
は、前記燃焼作動室15に開口する第一掃気口31a、
31a及び第二掃気口32a、32aが設けられてい
る。
と前記第二掃気口32a、32aの高さ位置は同一とさ
れていて、それらの上端の高さ位置は、前記排気口34
の上端より所定の距離hだけ低くされている。したがっ
て、前記第一掃気口31a、31aと前記第二掃気口3
2a、32aとは、前記ピストン20の下降時に、前記
排気口34より若干遅れて二対同時に開くようになって
いる。なお、前記第一及び第二の掃気通路31、31、
32、32の外周側は、前記シリンダ10の壁部10A
外周の同一平面に加工された平面部10b、10bに取
り付けられた左右一対の蓋状部材60、60により塞が
れている。
0における前記排気口34とは反対側(図1で見て左
側)の壁部10Aに、前記二対の掃気通路31、31、
32、32にエアーAを導くエアー導入通路50が設け
られている。前記エアー導入通路50は、前記シリンダ
10における高さ方向中央部付近に設けられたエアー導
入口51と、該エアー導入口51に対して左右に所定の
交差角度をもって連なる左右一対の直線状の分岐通路部
52、52と、該分岐通路部52、52と前記第一及び
第二の掃気通路31、31、32、32とを連通する左
右一対の連通部54、54と、からなっている。
シリンダ10に取り付けられた前記蓋状部材60、60
で形成されている。該蓋状部材60は、横断面がU字状
で縦断面が9字状の通路形成部61と、該通路形成部6
1の開口側を塞ぐ盲蓋部材63と、からなっており、前
記通路形成部61における前記分岐通路部52側にはエ
アー入口55が、また、前記掃気通路31、32側には
エアー出口56が形成されるとともに、前記エアー出口
56における前記掃気通路31、32側に、前記エアー
出口56を開閉すべくエアー逆止弁としてのストッパ付
きのエアーリード弁62が取り付けられている。
ー導入口51の下側に、前記ピストン15により開閉さ
れる混合気導入口30が設けられており、前記エアー導
入口50及び前記混合気導入口30に、通路付きヒート
インシュレータ45を介して、混合気生成手段としての
気化器40が取り付けられ、該気化器40の上流側に
は、エアークリーナ46が取り付けられている。
口30には、前記エアークリーナ46、前記気化器4
0、及び前記インシュレータ45を介してエアーA及び
混合気Mが供給される。前記気化器40には、前記エア
ークリーナ46により浄化された外部のエアーAを前記
エアー導入口51に導くためのエアー供給通路42、及
び、前記気化器40により生成された混合気Mを前記イ
ンシュレータ45及び前記混合気導入口30を介して前
記クランク室18に導く混合気供給通路41が隣合わせ
に設けられるとともに、前記エアー供給通路42及び前
記混合気供給通路41にそれぞれリンク部材(図示せ
ず)を介して相互に連動するスロットル弁44、43が
配設されている。
サイクル内燃エンジン10においては、前記ピストン2
0の上昇行程において、外部のエアーAが前記エアー供
給通通路42、前記エアー導入通路50及び前記エアー
リード弁62を介して前記第一及び前記第二の掃気通路
31、31、32、32及び前記クランク室18にも吸
入されて貯留され、また、前記気化器40からの混合気
Mが前記混合気供給通路41及び前記混合気導入口30
を介して、前記クランク室18に吸入されて貯留される
(図1、図2参照)。
作動室15内の混合気Mが前記点火プラグ17によって
点火せしめられて爆発燃焼すると、前記ピストン20が
燃焼ガスにより押し下げられる。このピストン20の下
降行程においては、前記エアー導入通路50、前記掃気
通路31、31、32、32、及び、前記クランンク室
18のエアーA及び混合気Mが前記ピストン20により
圧縮せしめられるとともに、まず最初に、前記排気口3
4が開かれ、さらに前記ピストン20が下降すると、前
記第一及び第二の掃気通路31、31、32、32の下
流端の前記第一及び第二の掃気口31a、31a、32
a、32aが開かれる。この掃気口31a、31a、3
2a、32aが開かれる掃気期間においては、前記掃気
口31a、31a、32a、32aから、まず、前記第
一及び第二の掃気通路31、31、32、32及び前記
エアー導入通路50内の、前記ピストン20により圧縮
されたエアーAのみが、前記燃焼作動室15内に導入さ
れる。
ると、前記掃気口31a、31a、32a、32aから
の前記燃焼作動室15へのエアーAの導入は完了し、エ
アーAに続いて、前記クランク室18内で予圧縮された
混合気Mが、前記第一及び第二の掃気通路31、31、
32、32を介して前記燃焼作動室15に掃気期間が完
了するまで導入される。
においては、前記掃気口31a、31a、32a、32
aから前記燃焼作動室15に、エアーAが混合気Mに先
行して導入されるので、このエアーAにより、燃焼廃ガ
スEは、前記排気口34とは反対側のシリンダ内壁近く
の部位を含めて、ほとんど残留することなく前記排気口
34から押し出されて掃気され、その後、マフラー90
を介して外部に排出される。
1a、31a、32a、32aから前記燃焼作動室15
に遅れて導入される混合気Mと、の間には、前記掃気口
31a、31a、32a、32aから先行して前記燃焼
作動室15に導入されたエアーAによる層が形成され、
このエアーAの層により、混合気Mが燃焼廃ガスEと混
合することが効果的に防がれて層状掃気が可能となり、
燃焼に供せられることなく排出される混合気量、いわゆ
る吹き抜け量を可及的に低減できるとともに、混合気の
点火をより確実かつ完全にでき、燃費の向上、排ガス中
の有害成分の低減等を図ることができる。
ジン1では、エアー導入通路50がシリンダ10の壁部
10A内に設けられるので、従来のもののように、エン
ジン本体部(シリンダ及びクランクケース)の外部にそ
れらとは別体の二股状のエアー導入通路を設けた場合等
に比して、エンジン周りを合理的にかつコンパクトに纏
めることができて、部品点数の削減、軽量化、低コスト
化、加工、組立て性の向上等を図ることができる。
部を構成する左右一対の分岐通路部52、52をそれぞ
れ直線状とすることで、該分岐通路部52、52を型抜
きだけでなくドリル加工によっても形成することが可能
となり、掃気通路31、31、32、32も、外周側開
放成形として蓋状部材60で覆って形成でき、これによ
っても、生産性が格段に向上する。また、前記シリンダ
10の前記壁部10A内に前記エアー導入通路50を設
けることで、該エアー導入通路50の実効長を従来のも
のより短くすることが可能となり、これによって、応答
性等の性能アップも期待できる。さらに、エアー供給を
外部のポンプ等を用いることなく、ピストンポンピング
で行っているので、構造が簡単となり、製造コストを低
く抑えることもできる。
0の変形例を示す、図4に対応する断面図である。図示
変形例のエアー導入通路50’は、第一実施形態のエア
ー導入口51が単一(左右で共通)となっていたのに対
して、ここでは隔壁部10aを介して左右に分割されて
おり、この左右一対のエアー導入口51’、51’に、
それぞれ直線状の通路部52’、52’が連設されてい
る。このものにおいては、必要に応じて、左右の前記通
路部52’、52’へ流れる空気流量や速度等を適宜に
設定できる。
形例を示す、図4に対応する断面図である。図示変形例
の蓋状部材60’は、第一実施形態の蓋状部材60の横
断面がU字状とされてエアー入口55及びエアー出口5
6が形成されるとともに、エアーリード弁62が取り付
けられていたのに対し、前記掃気口31a、32a側が
開口せしめられた横断面がトレー状(縦断面は前記実施
形態と同じ9字状)とされ、前記実施形態と同じ構成の
ストッパ付きリード弁62’が、前記シリンダ10の前
記平面部10aにおける前記分岐通路部52の下流端に
対向する部位に取り付けられている。このものにおいて
は、前記蓋状部材60の形状が単純なものとなり、前記
盲蓋部材63も不要となり、加工上も中子等が不要とな
り、小形、軽量化でき、コストメリット大である。
ジンの他の実施形態を示す、図1に対応した縦断面図で
ある。本実施形態の2サイクル内燃エンジン1’では、
前記クランクケース12に、エアー導入口前段51A及
びストッパ付き混合気用リード弁70により開閉される
混合気導入口35が設けられており、エアー供給通路4
2’からのエアーが、前記エアー導入口前段51Aから
前記シリンダ10の前記壁部10A下部に設けられた縦
穴状のエアー導入口後段51Bを介して前記分岐通路部
52、52に導かれるとともに、混合気供給通路41’
からの混合気Mが前記混合気用リード弁70及び前記混
合気導入口35を介して前記クランク室18に供給され
るようになっている。かかる実施形態の2サイクル内燃
エンジン1’においても、前記実施形態と略同様な作用
効果が得られるとともに、エンジン性能を高めることが
でき、シリンダー掃気ポートに蓋は不要となり、部品点
数が減り、コスト的に有利である。
が、本発明は、前記実施形態に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しな
い範囲で、設計において、種々の変更ができるものであ
る。
明によれば、燃焼に供せられることなく排出される混合
気量、いわゆる吹き抜け量を可及的に低減して、燃費、
出力の向上、排ガス中の有害成分の低減等を図ることが
できることに加えて、シリンダ壁部内にエアー導入通路
を設けたので、エンジン周りを合理的にかつコンパクト
に纏めることができて、部品点数の削減、軽量化、低コ
スト化、加工、組立て性の向上等を図ることができるエ
アー先行導入式の2サイクル内燃エンジンを提供でき
る。
形態を示すピストン上死点時の縦断面図。
図。
形例を示す、図4に対応する断面図。
示す、図4に対応する断面図。
施形態を示す、図1に対応した縦断面図。
Claims (10)
- 【請求項1】 ピストン(20)が嵌挿されるシリンダ
(10)と、該シリンダ(10)の下側に設けられてク
ランク室(18)を画成するクランクケース(12)
と、混合気生成手段(40)と、を備え、前記シリンダ
(10)における前記ピストン(20)の上方に形成さ
れる燃焼作動室(15)と前記クランク室(18)とを
連通するように前記シリンダ(10)に設けられた排気
口(34)を二分割する縦断面(F−F)を挟んで対称
的にシュニューレ掃気式をとる一対又は複数対の掃気通
路(31、31、32、32)が設けられ、該掃気通路
(31、31、32、32)にエアー(A)を導くとと
もに、前記混合気生成手段(40)からの混合気(M)
を前記クランク室(18)に導くようにされ、前記ピス
トン(20)の下降行程において、前記排気口(34)
が開かれた後、前記掃気通路(31、31、32、3
2)の下流端に設けられた掃気口(31a、31a、3
2a、32a)が開かれ、前記燃焼作動室(15)に前
記掃気通路(31、31、32、32)を通じてエアー
(A)を混合気(M)に先行して導入するようにされた
2サイクル内燃エンジン(1)において、 前記シリンダ(10)の壁部(10A)内に、前記掃気
通路(31、31、32、32)にエアー(A)を導く
エアー導入通路(50)が設けられていることを特徴と
する2サイクル内燃エンジン。 - 【請求項2】 前記エアー導入通路(50)は、エアー
導入口(51)と、該エアー導入口(51)に連なる左
右一対の直線状の分岐通路部(52、52)と、該分岐
通路部(52、52)と前記掃気通路(31、31、3
2、32)とを連通する連通部(54、54)と、から
なっていることを特徴とする請求項1に記載の2サイク
ル内燃エンジン。 - 【請求項3】 前記連通部(54、54)は、前記シリ
ンダ(10)に取り付けられた蓋状部材(60)で形成
されていることを特徴とする請求項2に記載の2サイク
ル内燃エンジン。 - 【請求項4】 前記エアー導入通路(50)にエアー用
逆止弁(62)が配設されていることを特徴とする請求
項1乃至3のいずれか一項に記載の2サイクル内燃エン
ジン。 - 【請求項5】 前記蓋状部材(60)に前記エアー用逆
止弁(62)が取り付けられていることを特徴とする請
求項4に記載の2サイクル内燃エンジン。 - 【請求項6】 前記分岐通路部(52、52)にエアー
用逆止弁(62’)が取り付けられていることを特徴と
する請求項4に記載の2サイクル内燃エンジン。 - 【請求項7】 外部のエアー(A)を前記エアー導入通
路(50)に供給するエアー供給通路(42)と、前記
混合気生成手段(40)により生成される混合気(M)
を混合気導入口(30)を介して前記クランク室(1
8)に供給する混合気供給通路(41)と、を有し、そ
れらエアー供給通路(42)と混合気供給通路(41)
とが隣り合わせに配設されていることを特徴とする請求
項1乃至6のいずれか一項に記載の2サイクル内燃エン
ジン。 - 【請求項8】 前記シリンダ(10)における前記エア
ー導入口(51)の下側に、前記ピストン(15)によ
り開閉される前記混合気導入口(30)が設けられてい
ることを特徴とする請求項7に記載の2サイクル内燃エ
ンジン。 - 【請求項9】 前記クランクケース(12)に、前記エ
アー導入口(51)及び前記混合気導入口(30)が設
けられていることを特徴とする請求項7に記載2サイク
ル内燃エンジン。 - 【請求項10】 前記混合気生成手段は気化器(40)
であり、該気化器(40)に前記エアー供給通路(4
2)及び前記混合気供給通路(41)が設けられるとと
もに、前記エアー供給通路(42)及び前記混合気供給
通路(41)に、それぞれ相互に連動するスロットル弁
(44、43)が配設されていることを特徴とする請求
項1乃至8のいずれか一項に記載の2サイクル内燃エン
ジン。
Priority Applications (2)
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