(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックに形成されたシリンダの内周面に、ピストンの往復ストロークによって開閉される排気ポートと副排気ポートとを有し、運転状況に応じて上記排気ポートの上死点側開口上縁部の高さを変化させる排気バルブと上記副排気ポートが備える副排気通路を開閉する副排気バルブとを備えた２サイクルエンジンの排気制御装置において、円柱状に形成したガイド部材を排気通路の上方に、排気通路に直交する方向に回動軸を配して周方向に回動自在に配置するとともに、先端を排気ポートの開口上縁部に臨ませ後端にバルブ作動機構を備えた排気バルブを上記ガイド部材に周方向に揺動可能に保持固定する一方、上記ガイド部材を挟んでその両端部に副排気通路を開閉する副排気バルブを上記排気バルブの作動機構に非連結状態でガイド部材と一体的に回動するように取り付け、この副排気バルブを上記排気バルブに連動させたことを特徴とする２サイクルエンジンの排気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２サイクルエンジンの排気制御装置に係り、特に運転状況に応じて排気タイミングを変更可能にした２サイクルエンジンの排気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２サイクルエンジンの内周面にはピストンの往復ストロークによって開閉される掃気ポートおよび排気ポートが形成され、爆発行程時にピストンが下死点側へ下降した際、掃気ポートと排気ポートとが開き、シリンダ内の排気ガスが排気ポートから排出されると同時に掃気ポートから一次圧縮された混合気がシリンダ内に充填されるようになっている。
【０００３】
一般に、排気ポートをシリンダ内の上死点寄りに設けるほど排気タイミングが早くなりエンジンの高速回転時における出力の向上を図ることができるが、反面、エンジンの低速回転時には排気タイミングが早すぎてトルクが減少したり混合気が吹き抜けを起こして燃費が悪化するなどの問題点があった。
【０００４】
この問題点を解決する手段としてシリンダ内周面に開設された排気ポート近傍に排気のタイミングを制御する装置を設け、この排気制御装置に備えられた排気バルブをエンジンの運転状況に応じて作動する作動機構によって進退させ、排気ポートの開口上縁部の高さを変化させることにより高速回転時におけるエンジン出力の向上を図る方法が考えられた。
【０００５】
さらに、例えば特公平７−９１９８１号公報に示すように、排気ポートの他に開閉自在の副排気通路を備えた副排気ポートを設け、エンジンの高速回転時にこの副排気通路を開放して排気通路全体の断面積を広くすることにより高速回転時のエンジン出力の向上を図った排気制御装置もある。
【０００６】
そして、この様な排気制御装置には副排気通路を開閉する副排気バルブが設けられ、この副排気バルブを排気バルブの作動機構に連結することにより副排気バルブを排気バルブに連動させている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような副排気バルブを備えた排気制御装置では、副排気バルブを収納する収納孔がバルブの作動機構収納室まで貫通しているため、排気漏れが起こりやすく、エンジンの出力低下が起こる虞がある。
【０００８】
また、副排気バルブは作動機構に連結させるためにその外形が必然的に大きくなり、重量と接触面積の増加による作動抵抗が大きくなってしまい、好ましくない。
【０００９】
さらに、副排気バルブは排気バルブの作動機構に連結されているので、両方のバルブの作動タイミングを変化させることは不可能であり、異なるエンジン特性を得ることが困難である。
【００１０】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、小型軽量で、作動抵抗が小さく、また、排気漏れの少ない２サイクルエンジンの排気制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
この発明の他の目的は、排気バルブおよび副排気バルブの作動タイミングを変化可能とした２サイクルエンジンの排気制御装置を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る２サイクルエンジンの排気制御装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、シリンダブロックに形成されたシリンダの内周面に、ピストンの往復ストロークによって開閉される排気ポートと副排気ポートとを有し、運転状況に応じて上記排気ポートの上死点側開口上縁部の高さを変化させる排気バルブと上記副排気ポートが備える副排気通路を開閉する副排気バルブとを備えた２サイクルエンジンの排気制御装置において、円柱状に形成したガイド部材を排気通路の上方に、排気通路に直交する方向に回動軸を配して周方向に回動自在に配置するとともに、先端を排気ポートの開口上縁部に臨ませ後端にバルブ作動機構を備えた排気バルブを上記ガイド部材に周方向に揺動可能に保持固定する一方、上記ガイド部材を挟んでその両端部に副排気通路を開閉する副排気バルブを上記排気バルブの作動機構に非連結状態でガイド部材と一体的に回動するように取り付け、この副排気バルブを上記排気バルブに連動させたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、この発明の第一実施形態を適用した水冷２サイクルエンジン１の一例を示す縦断面図である。このエンジン１は、例えば自動二輪車等の小型車両に用いられる単気筒水冷エンジンであり、そのクランクケース２上にはシリンダブロック３とシリンダヘッド４とが固定される。
【００１６】
シリンダブロック３内にはシリンダ５が形成され、このシリンダ５内に摺動自在に挿入されたピストン６と、クランクケース２内で回転自在に軸支されたクランクシャフト７のクランクピン８とがコンロッド９によって連結されており、ピストン６の往復ストロークがクランクシャフト７の回転運動に変換されるようになっている。
【００１７】
シリンダヘッド４には、シリンダ５に整合する燃焼室１０が形成され、その中央部には外方から点火プラグ１１がネジ結合される。また、シリンダ５および燃焼室１０の周囲にはエンジン冷却水のウォータジャケット１２が形成される。
【００１８】
クランクケース２にはリードバルブハウジング１３が形成され、内部にリードバルブ装置１４が設けられる。このリードバルブハウジング１３の外側開口部には図示しないキャブレータが接続され、内側開口部はクランクケース２の内部に繋がっている。また、クランクケース２とシリンダ５とはシリンダブロック３に形成された掃気通路１５により連通され、シリンダ５の内周面に掃気ポート１６が開口している。
【００１９】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１および図２に示すように、シリンダブロック３には排気通路１７が形成され、その外側開口部には図示しないエキゾーストパイプが接続される一方、シリンダ５の内周面には排気ポート１８が開口される。また、排気ポート１８の左右には一対の副排気ポート１９が開口され、副排気通路２０を介して排気通路１７の途中に接続される。
【００２０】
排気通路１７の上方には排気ポート１８の上死点側開口上縁部１８ａの高さを変化させることにより排気のタイミングを制御する排気制御装置２１が配置される。この排気制御装置２１は、主に排気バルブ２２と、この排気バルブ２２を保持するガイド部材２３と、副排気バルブ２４と、排気バルブ２２の作動機構２５とから構成される。
【００２１】
ガイド部材２３は、排気通路１７の上方にこの排気通路１７に直交する方向に配置された円柱状のものであって、周方向に回動自在に配置される。このガイド部材２３に排気バルブ２２が固定され、排気バルブ２２はガイド部材２３の周方向に揺動可能に保持される。
【００２２】
図３は、図２のＩＩＩ  −ＩＩＩ  線に沿う断面図である。図１〜図３に示すように、ガイド部材２３の両端部には副排気バルブ２４が取り付けられ、ガイド部材２３と一体的に回動する。そして、この副排気バルブ２４はその形状が副排気通路２０を遮断可能に設定される。
【００２３】
排気バルブ２２の後方、例えば図１における右側には排気バルブ２２の作動機構２５が配置される。作動機構２５は、図示しないアクチュエータにより回動される水平方向に配置されたバルブシャフト２６と、このバルブシャフト２６に固着され、このバルブシャフト２６の回動に伴って上下に揺動するバルブアーム２７とを有し、このバルブアーム２７の自由端が排気バルブ２２後端部に設けられたバルブピン２８に係合する。
【００２４】
ここで、この発明の第一実施形態の排気制御装置２１の作動を説明する。図４に示すように、エンジン回転数が上昇して図示しないアクチュエータの作動によりバルブアーム２７が下方に揺動すると、排気バルブ２２がガイド部材２３を支点に揺動し、排気バルブ２２の先端部を排気ポート１８の上部に位置させる。これにより排気ポート１８の上死点側開口上縁部１８ａの高さが高い状態となって排気タイミングが早くなり、エンジン１の高速回転時における出力の向上を図ることができる。
【００２５】
また、上述した排気バルブ２２の状態ではガイド部材２３も図における時計方向に回動し、同時に副排気バルブ２４も回動して副排気通路２０を開放する。これにより排気通路１７全体の断面積が広くなって高速回転時のエンジン１の出力が向上する。
【００２６】
一方、エンジン１の低速回転時に排気バルブ２２および副排気バルブ２４が上述した状態のままでは排気タイミングが早すぎて、また、排気通路１７全体の断面積が広すぎて適切ではない。
【００２７】
そこで、図５に示すように、エンジン１の回転数が下降すると図示しないアクチュエータの作動によりバルブアーム２７を上方に揺動させる。すると、排気バルブ２２がガイド部材２３を支点に揺動し、排気バルブ２２の先端部を排気ポート１８の中間部付近に位置させる。これにより排気ポート１８の上死点側開口上縁部１８ａの高さが低い状態となって排気タイミングが遅くなり、エンジン１の低速回転時における出力の向上を図ることができる。
【００２８】
また、上述した排気バルブ２２の状態ではガイド部材２３も図における半時計方向に回動し、同時に副排気バルブ２４も回動して副排気通路２０を遮断する。これにより低速回転時のエンジン１の出力が向上する。
【００２９】
図６は、この発明の第二実施形態を適用した水冷２サイクルエンジン１の一例を示す縦断面図である。また、図７は図６のＶＩＩ  −ＶＩＩ  線に沿う断面図であり、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００３０】
なお、両実施形態の構造は基本的に同一のため、同一の部材には同一の符号を付す。
【００３１】
両実施形態の相違点は副排気バルブ２４のガイド部材２３への取付け方法にあって、第一実施形態に示す副排気バルブ２４はガイド部材２３にこのガイド部材２３と一体的に回動可能に固定されているのに対し、第二実施形態に示す副排気バルブ２９は、図６〜図８に示すように、ガイド部材３０にリンク機構３１を介して取り付けられる。
【００３２】
ここで、リンク機構３１について説明する。図７および図８に詳細に示すように、ガイド部材３０の端面には副排気バルブ２９嵌合用の凹陥部３２が形成される。また、この凹陥部３２には、副排気バルブ２９の回動を所定の位置で規制する上下のストッパ部３３ａ，３３ｂと、後述するリンクレバー３４の係合突起３５が係合する上下に細長い係合部３６が設けられる。さらに、ガイド部材３０端面の中心には突起部３７が設けられる。
【００３３】
ガイド部材３０端面の突起部３７には長円形のリンクピン３８の一端が回動自在に嵌合される。また、このリンクピン３８の他端には係止ピン３９が突設される。
【００３４】
ガイド部材３０端面の凹陥部３２には副排気バルブ２９が嵌合される。なお、副排気バルブ２９には上記リンクピン３８が移動可能なピン孔４０が形成される。
【００３５】
一方、ガイド部材３０の軸方向外側には長円形のリンクレバー３４が設けられる。このリンクレバー３４は、シリンダブロック３に固定されるホルダ４１にボルト４２等で回動自在に軸支される。リンクレバー３４の一端にはリンクピン３８の係止ピン３９に係止するＵ字状の係止溝４３が形成さると共に、リンクレバー３４の他端にはガイド部材３０端面の凹陥部３２に形成された係合部３６に係合する係合突起３５が設けられる。
【００３６】
ここで、この発明の第二実施形態の排気制御装置２１の作動を説明する。図９（ａ）に示すように、エンジン回転数が上昇して図示しないアクチュエータの作動によりバルブアーム２７が下方に揺動すると、排気バルブ２２がガイド部材３０を支点に揺動し、排気バルブ２２の先端部を排気ポート１８の上部に位置させる。これにより排気ポート１８の上死点側開口上縁部１８ａの高さが高い状態となって排気タイミングが早くなり、エンジン１の高速回転時における出力の向上を図ることができる。
【００３７】
また、上述した排気バルブ２２の状態ではガイド部材３０も図における時計方向に回動する。このときの副排気バルブ２９の状態は、図９（ｂ）に示すように、ガイド部材３０が時計方向に回動するとリンクレバー３４の係合突起３５が凹陥部３２の係合部３６上側に当接し、リンクレバー３４を時計方向に回動させる。すると、リンクレバー３４他端の係止溝４３がリンクピン３８を時計方向に回動させ、副排気バルブ２９の下端面を凹陥部３２の下側ストッパ部３３ｂに当接させて副排気バルブ２９を図の位置で固定する。そして、ガイド部材３０が時計方向に回動すると同時に副排気バルブ２９も回動して副排気通路２０を開放する。これにより排気通路１７の断面積が広くなって高速回転時のエンジン１の出力が向上する。
【００３８】
次に、図１０（ａ）に示すように、エンジン１の回転数が下降し始めると図示しないアクチュエータの作動によりバルブアーム２７を上方に向かって揺動させる。すると、排気バルブ２２がガイド部材３０を支点に揺動し、排気バルブ２２の先端部を排気ポート１８の中間部付近に向けて移動させる。これにより排気ポート１８の上死点側開口上縁部１８ａの高さがやや低くなって排気タイミングがそれに応じてやや遅くなり、例えばエンジン１の中速回転時における出力の向上を図ることができる。
【００３９】
また、上述した排気バルブ２２の状態ではガイド部材３０も図における半時計方向に回動し始める。このときの副排気バルブ２９の状態は、図１０（ｂ）に示すように、ガイド部材３０が半時計方向に回動し始めても、リンクレバー３４の係合突起３５が凹陥部３２の係合部３６下側に当接するまではリンクレバー３４を半時計方向に回動させない。そして、副排気バルブ２９の上端面が凹陥部３２の上側ストッパ部３３ａに当接するまで副排気バルブ２９は現状の位置を維持する。すなわち、ガイド部材３０が半時計方向に回動しても副排気バルブ２９は暫くの間（係合部３６の上下ストローク分）回動しないので副排気通路２０は開放されたままとなる。これにより排気タイミングは遅くなっても排気通路１７の断面積は広いままなので中速回転時のエンジン１の出力が向上する。
【００４０】
そして、図１１（ａ）に示すように、エンジン１の回転数が下降すると図示しないアクチュエータの作動によりバルブアーム２７を上方に揺動させる。すると、排気バルブ２２がガイド部材３０を支点に揺動し、排気バルブ２２の先端部を排気ポート１８の中間部付近に位置させる。これにより排気ポート１８の上死点側開口上縁部１８ａの高さが低い状態となって排気タイミングが遅くなり、エンジン１の低速回転時における出力の向上を図ることができる。
【００４１】
また、上述した排気バルブ２２の状態ではガイド部材３０も図における半時計方向に回動する。このときの副排気バルブ２９の状態は、図１１（ｂ）に示すように、ガイド部材３０が半時計方向に凹陥部３２の係合部３６のストローク分以上回動するとリンクレバー３４の係合突起３５が凹陥部３２の係合部３６下側に当接し、リンクレバー３４を半時計方向に回動させる。すると、リンクレバー３４他端の係止溝４３がリンクピン３８を半時計方向に回動させ、副排気バルブ２９の下端面を凹陥部３２の下側ストッパ部３３ｂに当接させて副排気バルブ２９を図の位置で固定する。そして、ガイド部材３０が半時計方向に回動すると同時に副排気バルブ２９も回動して副排気通路２０を遮断する。これにより低速回転時のエンジン１の出力が向上する。
【００４２】
上述したように、ガイド部材２３，３０に副排気バルブ２４，２９を取り付け、この副排気バルブ２４，２９を排気バルブ２２に連動させて副排気通路２０を開閉するようにすれば、従来のように副排気バルブ２４，２９を排気バルブ２２の作動機構２５に連結させなくてもよく、その結果、副排気バルブ２４，２９を収納する収納孔が作動機構２５収納室まで貫通しなくなり、排気漏れが起こりにくく、エンジン１の出力低下が起こらない。
【００４３】
また、副排気バルブ２４，２９を排気バルブ２２の作動機構２５に連結させなくてもよいので、その配置位置や移動角度の自由度が増すと共に、その外形を小さくすることができる。その結果、従来のものに比べて重量と接触面積が減少して作動抵抗が小さくなる。
【００４４】
さらに、副排気バルブ２４，２９は排気バルブ２２の作動機構２５に連結されていないので、ガイド部材２３，３０にリンク機構３１を介して副排気バルブ２４，２９を取り付ければ、この副排気バルブ２４，２９を排気バルブ２２を異なるタイミングで、すなわち位相差を持って連動させることができ、異なるエンジン１特性を得ることが容易になる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る２サイクルエンジンの排気制御装置によれば、シリンダブロックに形成されたシリンダの内周面に、ピストンの往復ストロークによって開閉される排気ポートと副排気ポートとを有し、運転状況に応じて上記排気ポートの上死点側開口上縁部の高さを変化させる排気バルブと上記副排気ポートが備える副排気通路を開閉する副排気バルブとを備えた２サイクルエンジンの排気制御装置において、円柱状に形成したガイド部材を排気通路の上方に、排気通路に直交する方向に回動軸を配して周方向に回動自在に配置するとともに、先端を排気ポートの開口上縁部に臨ませ後端にバルブ作動機構を備えた排気バルブを上記ガイド部材に周方向に揺動可能に保持固定する一方、上記ガイド部材を挟んでその両端部に副排気通路を開閉する副排気バルブを上記排気バルブの作動機構に非連結状態でガイド部材と一体的に回動するように取り付け、この副排気バルブを上記排気バルブに連動させたため、上記副排気バルブを小型軽量化できると共に、その作動抵抗も小さくでき、さらに、排気漏れも減少できるので、エンジンの出力低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２サイクルエンジンの排気制御装置の第一実施形態を示す水冷２サイクルエンジンの縦断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】図２のＩＩＩ  −ＩＩＩ  線に沿う断面図。
【図４】エンジンの高速回転時における排気制御装置の作動状態を示すシリンダブロックの縦断面図。
【図５】エンジンの低速回転時における排気制御装置の作動状態を示すシリンダブロックの縦断面図図。
【図６】本発明に係る２サイクルエンジンの排気制御装置の第二実施形態を示す水冷２サイクルエンジンの縦断面図。
【図７】図６のＶＩＩ  −ＶＩＩ  線に沿う断面図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、エンジンの高速回転時における排気制御装置の作動状態を示すシリンダブロックの縦断面図およびガイド部材の側面図。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、エンジンの中速回転時における排気制御装置の作動状態を示すシリンダブロックの縦断面図およびガイド部材の側面図。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、エンジンの低速回転時における排気制御装置の作動状態を示すシリンダブロックの縦断面図およびガイド部材の側面図。
【符号の説明】
１  エンジン
３  シリンダブロック
５  シリンダ
６  ピストン
１７  排気通路
１８  排気ポート
１８ａ  排気ポートの上死点側開口上縁部
１９  副排気ポート
２０  副排気通路
２１  排気制御装置
２２  排気バルブ
２３，３０  ガイド部材
２４，２９  副排気バルブ
２５  排気バルブ作動機構
３１  リンク機構
３２  副排気バルブ嵌合用の凹陥部
３４  リンクレバー
３５  リンクレバーの係合突起
３６  リンクレバーの係合突起が係合する係合部
３８  リンクピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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