(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに設けられて吸・排気弁を駆動する弁駆動部と、クランク軸の回転力を前記弁駆動部に伝達する伝達部とを有する動弁機構を備え、
前記シリンダヘッドにおける前記弁駆動部を収納した動弁室に、燃料と潤滑油とを含み混合気生成装置で形成される混合気を導入する吸気通路が接続され、
前記動弁室と吸気弁により開閉される吸気ポートとが連通しており、
前記伝達部を収納し前記動弁室とクランク室とを接続する動弁通路と、前記クランク室と前記動弁室とを接続する補助通路を備え、
さらに、前記動弁室、動弁通路、クランク室、補助通路を経て動弁室に至る循環通路に、この順序に従った順方向のみに混合気を通過させる逆止弁を備え、
前記補助通路から前記動弁室に導入された混合気の一部が前記吸気ポートに導入される４サイクルエンジン。
【請求項２】
シリンダヘッドに設けられて吸・排気弁を駆動する弁駆動部と、クランク軸の回転力を前記弁駆動部に伝達する伝達部とを有する動弁機構を備え、
前記シリンダヘッドにおける前記弁駆動部を収納した動弁室に、燃料と潤滑油とを含み混合気生成装置で形成される混合気を導入する吸気通路が接続され、
前記動弁室と吸気弁により開閉される吸気ポートとが連通しており、
前記クランク室と前記動弁室とを接続する補助通路と、前記伝達部を収納し前記動弁室とクランク室とを接続する動弁通路を備え、
さらに、前記動弁室、補助通路、クランク室、動弁通路を経て動弁室に至る循環通路に、この順序に従った順方向のみに混合気を通過させる逆止弁を備え、
前記動弁室内の混合気の一部が補助通路を通ってクランク室内に流入する４サイクルエンジン。
【請求項３】
シリンダヘッドに設けられて吸・排気弁を駆動する弁駆動部と、クランク軸の回転力を前記弁駆動部に伝達する伝達部とを有する動弁機構を備え、
前記シリンダヘッドにおける前記弁駆動部を収納した動弁室に、燃料と潤滑油とを含み混合気生成装置で形成される混合気を導入する吸気通路が接続され、
前記動弁室と吸気弁により開閉される吸気ポートとが連通しており、
前記クランク室に連通しピストンにより開閉される導入口がシリンダに設けられ、
前記導入口と前記動弁室とを接続する副通路と、前記伝達部を収納し前記動弁室とクランク室とを接続する動弁通路を備え、
前記ピストンの往復動により、前記動弁室、副通路、クランク室、動弁通路を経て動弁室に至る循環通路に、この順序に従った順方向のみに混合気を通過させ、
前記動弁室内の混合気の一部が副通路を通ってクランク室内に流入する４サイクルエンジン。
【請求項４】
請求項３において、さらに、前記循環通路に逆止弁を備えている４サイクルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、刈払機のような小型携帯用作業機の動力源として用いられる４サイクルエンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、刈払機のような小型携帯用作業機は、作業に応じて種々の姿勢に傾けたオールポジションで運転されることから、燃料と潤滑油とを混合させた混合燃料を使用する２サイクルエンジンが一般的に搭載されていた。しかし、近年では、排気ガス浄化の必要性から、小型携帯用作業機に搭載できる４サイクルエンジンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この４サイクルエンジンは、クランク室底部のオイルパンの形状を工夫することによって携帯用作業機を一定の範囲内で傾けた場合でもオイルパン内に貯留された潤滑油が漏れ出ないようにしている。ところが、この４サイクルエンジンでは、携帯用作業機をほぼ倒立姿勢となる状態に傾けた場合にオイルパンからの潤滑油が燃焼室に入ってしまうので、オールポジションで使用することができず、また、オイルパン内に多量の潤滑油が貯留されることから、重量増となり、作業者の労力が増大する。
【０００３】
そこで、オイルパンを不要としながらもオールポジションで使用可能な４サイクルエンジンも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この４サイクルエンジンでは、２サイクルエンジンと同様に燃料と潤滑油を混合した混合燃料を使用して、この混合燃料をクランク室内に導入したのち、ピストンの往復動に伴うクランク室内の圧力の変動を利用することにより、クランク室内の混合燃料を、吸気ポートに直接接続された第１の混合気通路と、動弁機構を介して吸気ポートに連通する第２の混合気通路とを介して、吸気ポートから燃焼室内に吸入させる経路で流動させて、混合気に含まれている潤滑油によりクランク室内の各部や動弁機構などの潤滑を行うようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
実開平４−９３７０７号公報
【特許文献２】
特開平８−１００６２１号公報（第３〜４頁、図１〜図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
後者のオールポジションで使用可能な４サイクルエンジンでは、吸入工程において、ピストンの下降に伴って加圧されたクランク室内の混合気が第１の混合気通路を通って吸気ポートに送給される一方、第２の混合気通路を通って動弁機構収納空間に送給され、動弁機構収納空間に送られた混合気の一部が、ブリーザ通路となる小さな開口部を通って吸気ポートに入る。その際、動弁機構収納空間に溜まった潤滑油が動弁機構収納空間の底部の前記開口部から流出し、吸気ポートを通って燃焼室内に入って、白煙が発生する場合がある。
【０００６】
また、前記４サイクルエンジンは、開口部が小さいために、動弁機構収納空間内を混合気がスムーズに流動しないことから、混合気の流れの少ない箇所の壁面に混合気に含まれている潤滑油が付着し易く、各部を常に効果的に潤滑するのが難しい。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題に鑑みてなされたもので、ピストンの往復動を利用して混合気を常に円滑、かつ安定に流動させながら動弁系およびクランク系を効果的に潤滑することができる４サイクルエンジンを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第１構成に係る４サイクルエンジンは、シリンダヘッドに設けられて吸・排気弁を駆動する弁駆動部と、クランク軸の回転力を前記弁駆動部に伝達する伝達部とを有する動弁機構を備え、前記シリンダヘッドにおける前記弁駆動部を収納した動弁室に、燃料と潤滑油とを含み混合気生成装置で形成される混合気を導入する吸気通路が接続され、前記動弁室と吸気弁により開閉される吸気ポートとが連通しており、前記伝達部を収納し前記動弁室とクランク室とを接続する動弁通路と、前記クランク室と前記動弁室とを接続する補助通路を備え、さらに、前記動弁室、動弁通路、クランク室、補助通路を経て動弁室に至る循環通路に、この順序に従った順方向のみに混合気を通過させる逆止弁を備え、前記補助通路から前記動弁室に導入された混合気の一部が前記吸気ポートに導入される。
【０００９】
この４サイクルエンジンでは、吸気工程で、燃料と潤滑油を含む混合気が吸気通路を介して動弁室および吸気ポートに導入され、この混合気が、圧縮工程でクランク室内の圧力の低下に伴い、動弁室から動弁通路を通ってクランク室内に流入し、爆発工程で、クランク室内の圧力の上昇に伴い、クランク室内の混合気が補助通路を通って吸気ポートおよび動弁室に圧送される。すなわち、吸気通路を通って動弁室および吸気ポートに導入された混合気は、その一部が吸気弁の開弁時に燃焼室に導入されるが、他の一部は、ピストンの往復動による圧力変化とこれに伴う逆止弁の開閉動作とにより、動弁室、動弁通路、クランク室、補助通路を経て動弁室に至る循環通路内を、この順序に従った順方向に沿って循環される。
【００１０】
したがって、混合気は循環通路内を殆ど停滞することなく円滑に流動するので、特に大きな容積を有する動弁室に潤滑油が滞留するといったことが生じない。循環通路内を循環する混合気に含まれる潤滑油は、動弁室内の弁駆動部と動弁通路内の伝達部とを含む動弁機構およびクランク室内の各部を効果的に潤滑する。このとき、混合気がクランク室内に先立って動弁機構を冷却するので、動弁機構の冷却効果が大きい利点がある。また、キャブレタのような混合気生成装置からの混合気は吸気通路を通って動弁室および吸気ポートに直接的に導入されるとともに、動弁室は、比較的大きな容積を有しているから、導入した混合気の一部を潤滑用に利用しても内部圧力の変動が少ないので、混合気の燃焼室内への吸気効率の低下を招かない。また、吸気通路から動弁室に導入された混合気はクランク室内に先立って動弁機構を冷却するので、動弁機構の冷却効果が大きい利点がある。
【００１１】
本発明の第２構成に係る４サイクルエンジンは、シリンダヘッドに設けられて吸・排気弁を駆動する弁駆動部と、クランク軸の回転力を前記弁駆動部に伝達する伝達部とを有する動弁機構を備え、前記シリンダヘッドにおける前記弁駆動部を収納した動弁室に、燃料と潤滑油とを含み混合気生成装置で形成される混合気を導入する吸気通路が接続され、前記動弁室と吸気弁により開閉される吸気ポートとが連通しており、前記クランク室と前記動弁室を接続する補助通路と、前記伝達部を収納し前記動弁室とクランク室とを接続する動弁通路を備え、さらに、前記動弁室、補助通路、クランク室、動弁通路を経て動弁室に至る循環通路に、この順序に従った順方向のみに混合気を通過させる逆止弁を備え、前記動弁室内の混合気の一部が補助通路を通ってクランク室内に流入する。
【００１２】
この４サイクルエンジンでは、吸気工程で、燃料と潤滑油を含む混合気が吸気通路を介して動弁室および吸気ポートに導入され、この混合気が、圧縮工程でクランク室内の圧力の低下に伴い、動弁室から補助通路を通ってクランク室内に流入し、爆発工程で、クランク室内の圧力の上昇に伴い、クランク室内の混合気が動弁通路を通って動弁室に供給される。すなわち、動弁室および吸気ポートに導入された混合気は吸気弁が開弁したときに燃焼室に導入されるが、その混合気の一部は、ピストンの往復動と逆止弁の開閉動作とを利用して、動弁室、補助通路、クランク室、動弁通路を経て動弁室に至る循環通路内を、この順序に従った順方向に循環される。したがって、この４サイクルエンジンにおいても、動弁機構およびクランク室内の各部を効果的に潤滑するとともに、混合気の燃焼室内への吸気効率の低下を招かない。
【００１３】
本発明の第３構成に係る４サイクルエンジンは、シリンダヘッドに設けられて吸・排気弁を駆動する弁駆動部と、クランク軸の回転力を前記弁駆動部に伝達する伝達部とを有する動弁機構を備え、前記シリンダヘッドにおける前記弁駆動部を収納した動弁室に、燃料と潤滑油とを含み混合気生成装置で形成される混合気を導入する吸気通路が接続され、前記動弁室と吸気弁により開閉される吸気ポートとが連通しており、前記クランク室に連通しピストンにより開閉される導入口がシリンダに設けられ、さらに、前記導入口と前記動弁室とを接続する副通路と、前記伝達部を収納し前記動弁室とクランク室とを接続する動弁通路を備え、前記ピストンの往復動により、前記動弁室、副通路、クランク室、動弁通路を経て動弁室に至る循環通路に、この順序に従った順方向のみに混合気を通過させ、前記動弁室内の混合気の一部が副通路を通ってクランク室内に流入する。
【００１４】
この４サイクルエンジンでは、吸気工程で、燃料と潤滑油を含む混合気が吸気通路を介して動弁室および吸気ポートに導入され、この混合気が、圧縮工程でピストンの上昇に伴いシリンダの導入口が開口されたときに、動弁室から副通路および導入口を通ってクランク室内に流入し、爆発工程で、下降するピストンで導入口が閉じられたのちのクランク室内の圧力の上昇に伴い、クランク室内の混合気が動弁通路を通って動弁室に供給される。すなわち、動弁室および吸気ポートに導入された混合気は吸気弁が開弁したときに燃焼室に導入されるが、その混合気の一部は、ピストンの往復動を利用して、動弁室、副通路、クランク室、動弁通路を経て動弁室に至る循環通路内を、この順序に従った順方向に循環される。したがって、この４サイクルエンジンにおいても、前記第２構成の４サイクルエンジンと同様の効果を得ることができるのに加えて、第２構成の４サイクルエンジンが有する逆止弁が不要となる利点がある。
【００１５】
また、本発明の好ましい実施形態では、第３構成において、さらに、前記循環通路に逆止弁を備えている。この構成によれば、逆止弁により、循環通路内において混合気が逆方向に流れるのを確実に防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は第１実施形態に係るオーバーヘッドバルブ（ＯＨＶ）型４サイクルエンジンの原理を説明するための縦断面図であり、クランクケース１の上部に、シリンダ３を形成するシリンダブロック２が連結され、このシリンダブロック２の上部に、シリンダヘッド４が取り付けられている。これらクランクケース１、シリンダブロック２およびシリンダヘッド４により、エンジン本体Ｅが構成されている。前記クランクケース１のクランク室７内には、軸受（図示せず）により支持されたクランク軸８が回転自在に設けられており、このクランク軸８に、シリンダボア３ａ内を往復動するピストン９が、コンロッド１０を介して連結されている。
【００１７】
前記クランク室７内には、軸受（図示せず）により軸支されたカム軸１１が回転自在に設けられ、このカム軸１１の一端に固定された従動ギヤ１２と、前記クランク軸８に固定された駆動ギヤ１３とが互いに噛み合っている。前記カム軸１１には、後述の吸気弁を開閉駆動するための吸気カム１４と排気弁を開閉駆動する排気カム１５とが固定されている。
【００１８】
前記シリンダヘッド４の上部にはロッカーカバー１７が取り付けられ、このロッカーカバー１７とシリンダヘッド４との間に動弁室１８が形成されている。前記シリンダヘッド４には吸気弁１９および排気弁（図示せず）が取り付けられており、そのステム部が動弁室１８内に突出している。動弁室１８内には吸気弁１９および排気弁を閉弁方向に付勢するスプリング６０、吸気弁１９および排気弁を開閉駆動するロッカーアーム２１、シリンダヘッド４に固定されて前記ロッカーアーム２１を揺動自在に支持する支持部材２２からなる弁駆動部２３が設けられている。また、動弁室１８には、燃料と潤滑油とを混合した液体の混合燃料にエアクリーナ３１から導入した空気を混合させて潤滑油を含む混合気Ｍを形成するキャブレタのような混合気生成装置３２が、インシュレータ（断熱部材）３５を介して接続されており、潤滑油を含む前記混合気Ｍが、混合気生成装置３２およびインシュレータ３５内の吸気通路３３を通って導入される。吸気通路３３と動弁室１８との接続箇所には、混合気Ｍが動弁室１８から吸気通路３３側に逆流するのを防止するための吸気用逆止弁３４と、逆止弁３４の最大開度を規制する弁ストッパ３７とが取り付けられている。
【００１９】
シリンダボア３ａの側方に位置して、クランクケース１、シリンダブロック２およびシリンダヘッド４内に、クランク軸８の回転力を弁駆動部２３に伝達する伝達部２９を収納し、かつ、前記動弁室１８とクランク室７とを接続する動弁通路２４が形成されている。この動弁通路２４には、上端がロッカーアーム２１に係合されたプッシュロッド２７と、このプッシュロッド２７の下端を支持して吸・排気カム１４，１５に係合するカムフォロワ２８とが収納されている。プッシュロッド２７およびカムフォロワ２８は、駆動ギヤ１３、従動ギヤ１２およびカム１４と共に伝達部２９を構成する。すなわち、この伝達部２９は、クランク軸８の回転力を駆動ギヤ１３、従動ギヤ１２およびカム１４や排気カムを介して弁駆動部２３のロッカーアーム２１に伝達する。したがって、弁駆動部２３と伝達部２９とは、オーバヘッドバルブ（ＯＨＶ）方式の動弁機構３０を構成する。また、動弁通路２４におけるクランク室７との接続箇所には、動弁室１８から動弁通路２４を経てクランク室７に向かう方向のみに混合気Ｍの通過を許容する第１逆止弁３８と、この第１逆止弁３８の最大開度を規制する弁ストッパ３９とが取り付けられている。
【００２０】
前記シリンダヘッド４には、吸気弁１９および排気弁により開閉される吸気ポート４０および排気ポート（図示せず）が形成されており、吸気ポート４０が動弁室１８に連通している。前記クランク室７と動弁室１８とは補助通路４１により接続されており、補助通路４１におけるクランク室７との接続箇所には、クランク室７から補助通路４１を経て動弁室１８に向かう方向のみに混合気Ｍの通過を許容する第２逆止弁４２と、この第２逆止弁４２の最大開度を規制する弁ストッパ４３とが取り付けられている。
【００２１】
つぎに、この４サイクルエンジンの動作について説明する。
吸気弁１９が開弁した状態でピストン９が下降する吸気工程では、燃料と潤滑油を含む混合気Ｍが吸気弁１９の開弁によって開口された吸気ポート４０から燃焼室４４内に吸入されるとともに、吸気用逆止弁３４が開弁して混合気生成装置３２から吸気通路３３を通って動弁室１８内およびこれに連通する吸気ポート４０に新たな混合気Ｍが導入される。燃焼室４４内に吸入された混合気Ｍは、圧縮工程で上昇するピストン９により圧縮される。一方、クランク室７内はピストン９の上昇に伴って負圧状態となるため、第１逆止弁３８が開弁状態となる。これにより、動弁室１８内の混合気Ｍの一部は動弁通路２４を通ってクランク室７内に流入する。
【００２２】
つぎに、燃焼室４４内で圧縮された混合気が爆発する爆発工程では、下降するピストン９によるクランク室７内の圧力の上昇に伴い第１逆止弁３８が閉弁状態となり、かつ第２逆止弁４２が開弁状態となるので、クランク室７内の混合気Ｍは補助通路４１を通って吸気ポート４０および動弁室１８に圧送されて、混合気生成装置３２から吸気通路３３を通って供給された混合気Ｍと混ざり合う。さらに、排気工程において、排気バルブが開弁された状態でピストン９が上昇し、燃焼室４４内の燃焼ガスが排気ポートから大気中に排出される。このとき、クランク室７内はピストン９の上昇に伴って負圧状態となるため、第１逆止弁３８が開弁状態となって、動弁室１８内の混合気Ｍの一部は動弁通路２４を通ってクランク室内に流入する。引き続く吸気工程で、下降するピストン９により、クランク室７内の混合気Ｍが第２逆止弁４２を通り、補助通路４１から動弁室１８に入り、さらに、その一部が吸気ポート４０から燃焼室４４内に吸入される。
【００２３】
すなわち、前記４サイクルエンジンでは、混合気生成装置３２から動弁室１８および吸気ポート４０に導入された混合気Ｍが吸気弁１９が開弁状態となったときに燃焼室４４内に吸入されるとともに、混合気Ｍの一部は、ピストン９の往復動を利用して、動弁室１８、動弁通路２４、クランク室７、補助通路４１および動弁室１８に至る循環通路内を常に一方向（順方向）に沿って循環させることができる。したがって、循環する混合気Ｍは循環通路内を殆ど停滞することなく円滑に流動するので、混合気Ｍに含まれる潤滑油が、特に大きな容積を有する動弁室１８内に滞留することがない。万一、動弁室１８内に潤滑油の滞留が発生しても、この滞留した潤滑油は、ピストン９の往復動と第１および第２逆止弁３８，４２の開閉とによって順方向に向けて圧送されながら環流する混合気Ｍに押し流されてクランク室７内に運ばれたときに、クランク軸８の回転によって再び霧化されたのちに、動弁室１８に向け圧送され、直接吸気ポート４０から燃焼室４４に入って白煙の原因となることはない。
【００２４】
上述のように循環通路内を循環する混合気Ｍに含まれる潤滑油は、動弁室１８内の弁駆動部２３と動弁通路２４内の伝達部２９とを含む動弁機構３０やクランク室７内の各部を効果的に潤滑するので、オイルパンが不要となって、小型・軽量化を図ることができ、さらに、如何なる姿勢でも安定に運転できることから、オールポジョンで使用可能となる。また、混合気生成装置３２からの混合気Ｍは吸気通路３３のみを通る短い吸気経路を経て動弁室１８および吸気ポート４０に直接的に導入されるとともに、動弁室１８は、比較的大きな容積を有しているから、導入した混合気Ｍの一部を潤滑用に利用しても内部圧力の変動が少なく、しかも、混合気生成装置３２からの混合気Ｍとクランク室７の各部を潤滑した混合気Ｍとが動弁室１８で混ざり合って、混合気Ｍの量が増すことで混合気Ｍの供給が安定するので、吸気効率の低下を招かない。また、混合気生成装置３２から動弁室１８内に供給された新たな混合気Ｍは、クランク室７内に先立って動弁機構３０を冷却するので、動弁機構３０の冷却効果が大きい利点がある。
【００２５】
図２は図１の原理を利用した第１実施形態に係る４サイクルエンジンを刈払機に適用した場合の具体例を示したものである。クランク軸８の一端部（左端部）には、エンジンのリコイルスタータ５１が設けられている。クランク軸８の他端部（右端部）には、フライホイールを兼ねる冷却ファン４７が取り付けられており、この冷却ファン４７の内面に、同方向に並んだ多数の冷却用フィン４８が、外面にクラッチ４９のシュー４９ａが、それぞれ取り付けられている。クランク軸８はクラッチ４９を介して刈払機の伝達シャフト（図示せず）に連結され、その先端のカッタ（図示せず）を回転させる。クランクケース１の下部には燃料タンク５２が配設され、この燃料タンク５２内の燃料と潤滑油が前もって混合された混合燃料が燃料パイプ（図示せず）を介して上部の混合気生成装置３２に供給される。シリンダヘッド４には、燃焼室４４に臨む配置で点火プラグ５７が設けられている。
【００２６】
動弁室１８とクランク室７とを接続する動弁通路２４は、シリンダボア３ａと冷却ファン４８との間に位置しており、この動弁通路２４内に駆動ギヤ１３、従動ギヤ１２、カム１４、カムフォロワ２８およびプッシュロッド２７からなる伝達部２９が収納されている。補助通路４１の下端の第２逆止弁４２は、第１逆止弁３８よりも上方に設けられているが、第１逆止弁３８を通ってクランク室７の底部に吸入された混合気Ｍは、回転するクランク軸８で掻き上げられるとともに下降するピストン９によりクランク室７内で圧縮されることにより、クランク室７内の各部を潤滑しながら開弁した第２逆止弁４２を通ってクランク室７から円滑に送給される。
【００２７】
図３は図２のIII −III 線断面図を、図４は図２のIV−IV線断面図をそれぞれ示し、図３のシリンダヘッド４に固着された支持部材２２には、図４に示す吸気弁１９と排気弁２０とを個々に開閉駆動するための二つのロッカーアーム２１が、支軸５０回りに揺動自在に支持されており、この両ロッカーアーム２１と、図２のピボットピン５８を支点にして揺動自在に設けられたカムフォロワ２８の両端部とが、個々のプッシュロッド２７で連結されている。この２本のプッシュロッド２７は、動弁通路２４の二つの分岐通路２４ａ，２４ｂに個々に挿通されている。
【００２８】
したがって、動弁室１８内の混合気Ｍは、両分岐通路２４ａ，２４ｂを通過したのち、カムフォロワ２８、カム１４および駆動ギヤ１３などを潤滑し、第１逆止弁３８が開弁したときにクランク室７の底部から補助通路４１に送給される。補助通路４１は、ロッカーカバー１７の上壁の接続口１７ａを介して動弁室１８に接続されている。
【００２９】
吸気系を構成する混合気生成装置３２およびエアクリーナ３１は、上部の動弁室１８内に直接的に混合気Ｍを供給するために、シリンダヘッド４の一側部に配設されており、シリンダヘッド４の他側部には排気系を構成するマフラ５９が配設されている。従来のこの種の４サイクルエンジンでは、クランク室に混合気を供給するために、吸気系を図２の燃料タンク５２の近傍箇所に設けていたが、この実施形態の４サイクルエンジンでは、混合気生成装置３２およびエアクリーナ３１をスペースに余裕がある上部（この実施形態ではロッカーカバー１７の側部）に設けたので、配置スペース上有利となる。また、補助通路４１の接続口１７ａをロッカーカバー１７の上壁に設けたので、この点からも吸気系の配置の自由度がさらに大きくなる。補助通路４１は、図４に示すように、エンジン本体Ｅの一側部で、混合気生成装置３２の近傍に配置されている。
【００３０】
図４に示すように、一方（図の上方）のロッカーアーム２１により吸気弁１９が、他方（図の下方）のロッカーアーム２１に排気弁２０が、それぞれ開閉される。排気弁２０が開弁されたときには、燃焼室４４内の燃焼ガスが排気通路６１からマフラ５９を通って大気に排出される。この吸・排気弁１９，２０が設けられたシリンダヘッド４は、燃焼ガスなどによって熱せられて高温になるが、混合気生成装置３２から動弁室１８に直接的に導入される新たな混合気Ｍと、補助通路４１を含む循環通路を通って動弁室１８内に戻ってくる混合気Ｍとによって効率的に冷却される。従来においては、高温となるシリンダヘッドを冷却するために、シリンダヘッドに小径の冷却用空気孔などを設けることが検討されていたが、このような冷却手段を刈払機などに搭載される小型の４サイクルエンジンに設けることはスペース的に難しいために、シリンダヘッドの冷却を行っていないのが実情であるが、この実施形態の４サイクルエンジンでは、混合気Ｍを利用してシリンダヘッド４を効果的に冷却することが可能となる。
【００３１】
上記した第１実施形態において、第１逆止弁３８と第２逆止弁４２の一方を削減してもよい。逆止弁を１つにすることにより、部品点数が減少し、エンジンの構造が簡単になるため、エンジンの軽量化、および小型化が可能となる。
【００３２】
図５は第２実施形態に係る４サイクルエンジンの原理を示す縦断面図である。同図において、図１と同一若しくは相当するものには同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この４サイクルエンジンが図１のものと相違するのは、動弁室１８の混合気Ｍをクランク室７に向かう方向のみに通過させる第１逆止弁３８が、補助通路４１におけるクランク室７との接続箇所に設けられ、クランク室７内の混合気Ｍを動弁室１８に向かう方向のみに通過させる第２逆止弁４２が、動弁通路２４におけるクランク室７との接続箇所に設けられ、図１の吸気通路３３に設けられている吸気用逆止弁３４が削減されている構成のみである。
【００３３】
すなわち、図５の４サイクルエンジンは、混合気生成装置３２から吸気通路３３を介して動弁室１８内に導入した混合気Ｍを、図１のものとは逆方向に、補助通路４１、クランク室７および動弁通路２４を介して動弁室１８に至る環状の循環通路に順方向に沿って流動させるように、第１および第２逆止弁３８，４２が配置されている。
【００３４】
つぎに、この４サイクルエンジンの動作について説明する。
吸気弁１９が開弁した状態でピストン９が下降する吸気工程では、燃料と潤滑油を含む混合気Ｍが吸気ポート４０から燃焼室４４内に吸入されるとともに、混合気生成装置３２から吸気通路３３を通って動弁室１８内およびこれに連通する吸気ポート４０に新たな混合気Ｍが導入される。圧縮工程では、燃焼室４４内の混合気Ｍが上昇するピストン９により圧縮される。このとき、クランク室７内はピストン９の上昇に伴って負圧状態となるため、第１逆止弁３８が開弁状態となり、動弁室１８内の混合気Ｍの一部が補助通路４１を通ってクランク室７内に流入する。
【００３５】
つぎに、燃焼室４４内で圧縮された混合気が爆発する爆発工程では、下降するピストン９によるクランク室７内の圧力の上昇に伴い第１逆止弁３８が閉弁状態となり、かつ第２逆止弁４２が開弁状態となるので、クランク室７内の混合気Ｍは動弁通路２４を通って動弁室１８に圧送されて、混合気生成装置３２から吸気通路３３を通って供給された混合気Ｍと混ざり合う。さらに、排気工程においては、排気バルブが開弁された状態でピストン９が上昇し、燃焼室４４内の燃焼ガスが排気ポートから大気中に排出される。このとき、クランク室７内はピストン９の上昇に伴って負圧状態となるため、第１逆止弁３８が開弁状態となって、動弁室１８内の混合気Ｍの一部は、補助通路４１を通ってクランク室７内に流入する。
【００３６】
したがって、この４サイクルエンジンは、図１のものと比較して、一連の循環通路内を一方向に流れる混合気Ｍの流動方向が逆になるだけであって、ほぼ同様に機能するので、図１のものと同様の効果を得ることができる。すなわち、この４サイクルエンジンでは、混合気Ｍが循環通路内を殆ど停滞することなく円滑に流動するので、混合気Ｍに含まれる潤滑油が動弁室１８内に滞留することがなく、循環通路内を循環する混合気Ｍに含まれる潤滑油が弁駆動部２３と伝達部２９とを含む動弁機構３０やクランク室７内の各部を効果的に潤滑するので、オイルパンが不要となって、小型・軽量化を図ることができ、さらに、オールポジョンで使用可能となる上に、吸気効率の低下を招かない。
【００３７】
さらに、この実施形態の４サイクルエンジンでは、上記効果に加えて、動弁室１８から補助通路４１に流出する混合気Ｍの流れを、吸気通路３３に向け逆流する方向に作用しないようにして、図１の吸気用逆止弁３４を削減して構成を簡素化している。この点についての詳細は後述する。
【００３８】
図６は図２の原理を使用した第２実施形態に係る４サイクルエンジンを刈払機に適用した場合の具体例を示したものである。同図から明らかなように、クランク室の上下方向中間部に第１逆止弁３８が、下部に第２逆止弁４２がそれぞれ設けられている。
【００３９】
図６のVII −VII 線断面図である図７に示すように、動弁室１８とクランク室７とを接続する補助通路４１は、ロッカーカバー１７における吸気通路３３とは反対側に設けられた接続口１７ｂに接続されている。したがって、動弁室１８内の混合気Ｍは、吸気通路３３とは反対方向に向け流動して補助通路４１内に送給されるので、吸気通路３３内に逆流するおそれがない。これにより、第１発明において吸気通路３３に設けた吸気用逆止弁３４を削減している。
【００４０】
上記した第２実施形態において、第１逆止弁３８と第２逆止弁４２の一方を削減してもよい。逆止弁を１つにすることにより、部品点数が減少し、エンジンの構造が簡単になるため、エンジンの軽量化、および小型化が可能となる。
【００４１】
図８は第３実施形態に係る４サイクルエンジンの原理を示す縦断面図である。この４サイクルエンジンが図５の第２実施形態と相違するのは、クランク室７に連通し、かつピストン９により開閉される導入口６２をシリンダ３に設け、図５の補助通路４１および第１逆止弁３８に代えて、図８の前記導入口６２と動弁室１８とを接続する副通路６３を設けた構成のみである。すなわち、この４サイクルエンジンでは、ピストン９をピストンバルブとして利用して、第１逆止弁３８（図５）を削減している。
【００４２】
つぎに、この４サイクルエンジンの動作について説明する。
吸気弁１９が開弁した状態でピストン９が下降する吸気工程では、燃料と潤滑油を含む混合気Ｍが吸気ポート４０から燃焼室４４内に吸入されるとともに、混合気生成装置３２から吸気通路３３を通って動弁室１８内およびこれに連通する吸気ポート４０に新たな混合気Ｍが導入される。圧縮工程では、燃焼室４４内の混合気Ｍが上昇するピストン９で圧縮される。このとき、クランク室７内はピストン９の上昇に伴って負圧状態となり、ピストン９が導入口６２を開口する位置まで上昇した時点で動弁室１８内の混合気Ｍの一部が副通路６３を通ってクランク室７内に流入する。
【００４３】
つぎに、爆発工程では、下降するピストン９により導入口６２が閉塞された時点からクランク室７内の圧力が上昇して第２逆止弁４２が開弁状態となるので、クランク室７内の混合気Ｍは動弁通路２４を通って動弁室１８に圧送されて、混合気生成装置３２から吸気通路３３を通って供給された新たな混合気Ｍと混ざり合う。さらに、排気工程では、排気バルブが開弁された状態でピストン９が上昇し、燃焼室４４内の燃焼ガスが排気ポートから大気中に排出される。このとき、クランク室７内はピストン９の上昇に伴って負圧状態となるため、ピストン９の上昇により導入口６２が開口されたときに、動弁室１８内の混合気Ｍの一部が副通路６３を通ってクランク室７内に流入する。
【００４４】
したがって、この４サイクルエンジンは、前記第２実施形態（図５）とほぼ同様に機能して、同様の効果を得ることができる。すなわち、この４サイクルエンジンでは、混合気Ｍが、動弁室１８、副通路６３、クランク室７および動弁通路２４を通って動弁室１８に至る循環通路内を殆ど停滞することなく円滑に流動するので、混合気Ｍに含まれる潤滑油が動弁室１８内に滞留することがなく、循環通路内を循環する混合気Ｍに含まれる潤滑油が、弁駆動部２３と伝達部２９とを含む動弁機構３０やクランク室７内の各部を効果的に潤滑するので、オイルパンが不要となって小型・軽量化を図ることができ、さらに、オールポジョンで使用可能となる上に、吸気効率の低下を招くことがない。また、この４サイクルエンジンでは、前記効果に加えて、図５の４サイクルエンジンが有する第１逆止弁３８が不要となる利点がある。
【００４５】
上記した第３実施形態において、逆止弁４２を削減してもよい。逆止弁を削減することにより、部品点数が減少し、エンジンの構造が簡単になるため、エンジンの軽量化、および小型化が可能となる。
【００４６】
図９は第４実施形態に係る４サイクルエンジンを示す縦断面図である。この４サイクルエンジンは、前記第１実施形態の変形例であり、第１実施形態を示した図１ないし図４と相違するのは、これに設けたオーバーヘッドバルブ方式の動弁機構３０に代えて、オーバーヘッドカムシャフト（ＯＨＣ）方式の動弁機構６４を設けた構成のみである。すなわち、動弁機構６４は、動弁室１８内における吸気弁１９と排気弁２０との間に配置したカム軸６７をシリンダヘッド４に回転自在に支持して、このカム軸６７に設けられた吸気カム６８および排気カム６９に、吸気弁１９および排気弁２０を個々に開閉駆動するロッカーアーム７０，７１を係合させた構成になっている。
【００４７】
図１０は図９のＸ−Ｘ線断面図を示し、同図において、動弁通路２４に設けられる伝達部７２は、クランク軸８に固定された駆動ギヤ７３とカム軸６７に固定された従動ギヤ７４と、これらギヤ７３，７４間に架け渡したタイミングベルト７７とを有している。動弁通路２４におけるクランク室７との接続箇所には、動弁通路２４からクランク室７に向かう方向のみに混合気Ｍを通過させる第１逆止弁３８が設けられ、クランク室７における補助通路４１との接続部には、クランク室７から補助通路４１に向かう方向のみに混合気Ｍを通過させる第２逆止弁４２（図９）が設けられている。
【００４８】
この４サイクルエンジンでは、オーバーヘッドカムシャフト方式の動弁機構６４を備えているが、図１ないし図４のオーバーヘッドバルブ方式の動弁機構３０を有する４サイクルエンジンで説明したのと同様の効果を得ることができる。すなわち、図９に示す混合気生成装置３２から動弁室１８および吸気ポート４０に導入された混合気Ｍは吸気弁１９が開弁状態となったときに燃焼室４４内に吸入されるが、混合気Ｍの一部は、ピストン９の往復動を利用して、図１０の動弁室１８、動弁通路２４、クランク室７、補助通路４１および動弁室１８に至る循環通路内を常に矢印で示す順方向に沿って循環させることができるから、循環する混合気Ｍは循環通路内を殆ど停滞することなく円滑に流動して、混合気Ｍに含まれる潤滑油が、特に大きな容積を有する動弁室１８内に滞留することがない。
【００４９】
前記循環通路内を循環する混合気Ｍに含まれる潤滑油は、動弁室１８内の二つのロッカーアーム７０，７１、吸気カム６８および排気カム６９を有するカム軸６７およびスプリング６０からなる弁駆動部７８と動弁通路２４内の２種のギヤ７３，７４およびタイミングベルト７７からなる伝達部７２とを含む動弁機構６４やクランク室７内の各部を効果的に潤滑する。また、オールポジョンで使用可能であり、混合気生成装置３２からの混合気Ｍは動弁室１８およびこれに連通する吸気ポート４０に直接的に導入されるとともに、動弁室１８は、比較的大きな容積を有しているから、導入した混合気Ｍの一部を潤滑用に利用しても内部圧力の変動が少なく、しかも、混合気生成装置３２からの混合気Ｍとクランク室７の各部を潤滑した混合気Ｍとが動弁室１８で混ざり合って、混合気Ｍの量が増すことで混合気Ｍの供給が安定するので、吸気効率の低下を招かない。さらに、混合気生成装置３２から動弁室１８内に供給された新たな混合気Ｍは、クランク室７内に先立って動弁機構３０を冷却するので、動弁機構３０の冷却効果が大きい利点がある。
【００５０】
上記した第４実施形態において、第１逆止弁３８と第２逆止弁４２の一方を削減してもよい。逆止弁を１つにすることにより、部品点数が減少し、エンジンの構造が簡単になるため、エンジンの軽量化、および小型化が可能となる。
【００５１】
図１１は第５実施形態に係る４サイクルエンジンを示す縦断面図、図１２は図１１のXII-XI線断面図である。この４サイクルエンジンは図８の第３実施形態の変形例であり、第４実施形態の図９および図１０のものに比較して、環状の循環通路内を流動する混合気Ｍの流動方向が逆であることと、図１１のピストン９が第１逆止弁３８の機能を兼ねる構成が相違するだけで、ほぼ同様に機能して、上述したのとほぼ同様の効果を得ることができるとともに、図８と場合と同様に、第１逆止弁を削減できる利点がある。
【００５２】
上記した第５実施形態において、逆止弁４２を削減してもよい。逆止弁を削減することにより、部品点数が減少し、エンジンの構造が簡単になるため、エンジンの軽量化、および小型化が可能となる。
【００５３】
なお、上記各実施形態では、リードバルブからなる逆止弁３８，４２を用いて混合気Ｍの流動方向を規制するようにしたが、リードバルブに代えて、クランク軸８の回転に同期して開閉するロータリバルブを用いることもできる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の４サイクルエンジンによれば、吸気通路からの混合気を、吸気ポートに連通した動弁室に直接的に導入するとともに、混合気の一部を、ピストンの往復動の利用とこれに伴う逆止弁の開閉動作とにより循環通路内を常に順方向に沿って循環させる構成としたので、混合気を循環通路内に殆ど停滞することなく円滑に流動させることができ、特に大きな容積を有する動弁室に潤滑油が滞留することない。循環通路内を循環する混合気に含まれる潤滑油は、動弁室内の弁駆動部と動弁通路内の伝達部とを含む動弁機構やクランク室内の各部を効果的に潤滑するので、オイルパンが不要となる。また、混合気生成装置からの混合気は吸気通路を通って動弁室および吸気ポートに直接的に導入されるとともに、動弁室は、比較的大きな容積を有しているから、導入した混合気の一部を潤滑用に利用しても内部圧力の変動が少ないので、混合気の燃焼室内への吸気効率の低下を招かない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る４サイクルエンジンの原理を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る４サイクルエンジンの具体例を示す縦断面図である。
【図３】図２のIII −III 線断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る４サイクルエンジンの原理を示す概略縦断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る４サイクルエンジンの具体例を示す縦断面図である。
【図７】図６のVII −VII 線断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る４サイクルエンジンの原理を示す概略縦断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る４サイクルエンジンの具体例を示す縦断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る４サイクルエンジンを示す縦断面図である。
【図１２】図１１のXII −XII 線断面図である。
【符号の説明】
４…シリンダヘッド
７…クランク室
８…クランク軸
９…ピストン
１８…動弁室
１９…吸気弁
２０…排気弁
２３，７８…弁駆動部
２４…動弁通路
２９，７２…伝達部
３０，６４…動弁機構
３３…吸気通路
３８…第１逆止弁
４０…吸気ポート
４１…補助通路
４２…第２逆止弁
６２…導入口
６３…副通路
Ｍ…混合気
【図１】
0003701946.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003701946.tif 000006
【図６】
0003701946.tif 000007
【図７】
0003701946.tif 000008
【図８】
0003701946.tif 000009
【図９】
0003701946.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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