(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主排気通路で開閉する主排気バルブと、補助排気通路で開閉する補助排気バルブを備え、これらの主排気バルブと補助排気バルブの開閉をエンジン回転数に応じて制御する２サイクルエンジンの排気タイミング制御装置において、
前記主排気バルブと補助排気バルブの駆動機構を共通の駆動軸とリンク機構を含んで構成し、前記駆動軸の中央部に取り付けられたクランクの両外側上部に補助排気バルブを係合せしめ、シリンダボディに組み込まれたハウジングに主排気バルブを回動可能に枢着するとともに、該主排気バルブに円弧状の長孔を形成し、前記クランクの内側面に係合されたロッドを前記ハウジングに貫設された円孔に摺動自在に挿通し、主排気バルブに形成された前記長孔に挿通するピンにて前記ロッドの先部を主排気バルブに連結することによって、少なくとも１つのリンク機構に作動割合を可変とする手段を設け、主排気バルブと補助排気バルブの中間作動域における開度に位相差を設けたことを特徴とする２サイクルエンジンの排気タイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、２サイクルエンジンの排気タイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
斯かる排気タイミング制御装置は２サイクルエンジンの出力向上の一手段として用いられているが、例えば、主排気通路と補助排気通路を備える２サイクルエンジンにあっては、主排気通路と補助排気通路を各々開閉する主排気バルブと補助排気バルブをエンジン回転数に応じて開閉制御する排気タイミング制御装置が設けられる。
【０００３】
ところで、主排気バルブと補助排気バルブの開閉によって排気タイミングを制御する従来の排気タイミング制御装置においては、主排気バルブと補助排気バルブはシャフト・リンク機構やギヤ機構等の単一の駆動系によって同時に駆動されており、基本的に両者は全作動域において同開度に制御され、両者の開度に実質的な位相差は生じなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、実際には或るエンジン回転域において最も高いエンジン出力を得ることができる排気タイミングは主排気通路と補助排気通路について必ずしも同一ではなく、最高エンジン出力を得るには主排気バルブと補助排気バルブの開度に位相差を設ける必要があり、従来の排気タイミング制御装置ではそれを実現することが不可能であった。
【０００５】
そこで、主排気バルブと補助排気バルブを各々別の駆動系によって駆動することが考えられるが、このように構成すると制御系も含めて構造が複雑化し、装置の大型化やコストアップを招く。
【０００６】
又、単一の駆動系を用いて機械的に主排気バルブと補助排気バルブの開度に位相差を設ける試みもなされているが、それは部品点数の増加、コストアップ等を招き、実用性に乏しかった。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、共通の駆動系及び最小限の部品構成で主排気バルブと補助排気バルブの開度に位相差を設け、最適なエンジン出力特性を得ることを可能とする２サイクルエンジンの排気タイミング制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明は、主排気通路で開閉する主排気バルブと、補助排気通路で開閉する補助排気バルブを備え、これらの主排気バルブと補助排気バルブの開閉をエンジン回転数に応じて制御する２サイクルエンジンの排気タイミング制御装置において、前記主排気バルブと補助排気バルブの駆動機構を共通の駆動軸とリンク機構を含んで構成し、前記駆動軸の中央部に取り付けられたクランクの両外側上部に補助排気バルブを係合せしめ、シリンダボディに組み込まれたハウジングに主排気バルブを回動可能に枢着するとともに、該主排気バルブに円弧状の長孔を形成し、前記クランクの内側面に係合されたロッドを前記ハウジングに貫設された円孔に摺動自在に挿通し、主排気バルブに形成された前記長孔に挿通するピンにて前記ロッドの先部を主排気バルブに連結することによって、少なくとも１つのリンク機構に作動割合を可変とする手段を設け、主排気バルブと補助排気バルブの中間作動域における開度に位相差を設けたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明によれば、主排気バルブと補助排気バルブを駆動する駆動機構が共通の駆動軸とリンク機構を含んで構成されるため、該駆動機構が単純化される。
【００１０】
そして、複数のリンク機構の少なくとも１つにその作動割合を可変とする手段を設けることによって主排気バルブと補助排気バルブの中間作動域における開度に位相差を設けたため、共通の駆動系及び最小限の部品構成で最適なエンジン出力特性を得ることができる。
【００１１】
【実施例】
以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る排気タイミング制御装置を備える２サイクルエンジンのシリンダボディの縦断面図、図２は本発明に係る排気タイミング制御装置の分解斜視図、図３及び図４は主排気バルブの作用を示す断面図、図５は補助排気バルブの作用説明図、図６は主排気バルブを駆動するリンク機構の作用説明図、図７は本発明に係る排気タイミング制御装置における駆動軸の回転角に対する主排気バルブと補助排気バルブの開度特性図、図８は本発明に係る排気タイミング制御装置におけるエンジン回転数に対する主排気バルブと補助排気バルブの開度特性図である。
【００１３】
本実施例に係る２サイクルエンジンは、図１に示すように、そのシリンダボディ１に主排気通路２、補助排気通路３及び掃気通路４を備えており、これらの主排気通路２、補助排気通路３及び掃気通路４は主排気ポート２ａ、補助排気ポート３ａ及び掃気ポート４ａとしてシリンダボア５内にそれぞれ開口している。
【００１４】
上記補助排気通路３は主排気通路２の両側に設けられており、各補助排気通路３は主排気通路２に開口する連通孔３ｂによって主排気通路２に連通せしめられている。
【００１５】
尚、シリンダボディ１にはウォータージャケット６，７，８が形成されており、同シリンダボディ１の上部には不図示のシリンダヘッドが被着され、下部には不図示のクランクケースが取り付けられており、シリンダボア５にはピストン９が上下摺動自在に嵌装されている。
【００１６】
而して、上記シリンダボディ１には本発明に係る排気タイミング制御装置１０が設けられており、該排気タイミング制御装置１０は前記主排気通路２で開閉する１つの主排気バルブ１１と補助排気通路３で開閉する２つの補助排気バルブ１２（図２及び図５参照）を含んで構成されている。
【００１７】
ここで、上記排気タイミング制御装置１０の構成の詳細を図２乃至図５に基づいて説明する。
【００１８】
図２において、１３は不図示のサーボモータによって回転駆動される駆動軸であって、その中央部にはクランク１４が取り付けられており、該クランク１４の両外側上部にはピン１５によって前記補助排気バルブ１２が係合せしめられている。即ち、クランク１４の両外側面の上端部にはピン孔１４ａ（一方のみ図示）が形成されており、各ピン孔１４ａに差し込まれた前記ピン１５に各補助排気バルブ１２の一端（後端部）内側に形成された溝１２ａが係合することによって各補助排気バルブ１２が前述のようにクランク１４に係合せしめられている。尚、各補助排気バルブ１２は前記シリンダボディ１に摺動自在に嵌装されており、その先部は図示のように斜めにカットされて斜面を形成している。
【００１９】
一方、図中、１６はハウジングであって、該ハウジング１６には２つの円孔１６ａ（一方のみ図示）が互いに平行に貫設されており、該円孔１６ａにはスリーブ１７がそれぞれ嵌着されており、該スリーブ１７にはロッド１８が摺動自在に挿通している。そして、各ロッド１８は、これの後端部に穿設されたピン孔１８ａに貫通するピン１９によって前記クランク１４の内側面に形成された矩形の溝１４ｂに係合している。
【００２０】
又、上記ハウジング１６の下部には前記主排気バルブ１１の下部が回動自在に枢着されている。即ち、ハウジング１６の下部にはスリーブ２０が一体的に形成されており、主排気バルブ１１はこれの下部に穿設された円孔１１ａと前記スリーブ２０に挿通するピン２１によって前述のようにハウジング１６の下部に回動自在に枢着されている。
【００２１】
ところで、主排気バルブ１１の上部には障壁１１ｂが一体に形成されており、その背面側中央に形成されたフランジ部１１ｃには円弧状の長孔１１ｄが形成されている。そして、排気バルブ１１の上部は前記長孔１１ｄに挿通するピン２２によって前記ロッド１８の先部に連結されている。つまり、ピン２２の両端部がロッド１８の先部に形成されたピン孔１８ｂに嵌着されることによって、前述のように主排気バルブ１１の上部がピン２２によってロッド１８の先部に連結されている。
【００２２】
而して、ハウジング１６には主排気バルブ１１やスリーブ１７、ロッド１８等が予め組み込まれており、これらが組み込まれたハウジング１６をシリンダボディ１に形成された組込孔１ａ（図３及び図４参照）に組み込んでこれの左右をビス２３（図２には一方のみ図示）で止めることによって、該ハウジング１６を主排気バルブ１１等と共にシリンダボディ１に一体的に組み付けることができる。
【００２３】
次に、本発明に係る排気タイミング制御装置１０の作用を説明する。
【００２４】
不図示のサーボモータによって駆動軸１３が所定角度回転せしめられると、これの回転はリンク機構を構成するクランク１４によってロッド１８の直線運動に変換され、このロッド１８の直線運動はリンク機構を構成する主排気バルブ１１によって該主排気バルブ１１自身のピン２１を中心とする回転運動に変換され、これによって主排気バルブ１１が主排気通路２で開閉される。
【００２５】
又、同時に駆動軸１３の回転はリンク機構を構成するクランク１４によって補助排気バルブ１２の直線運動に変換され、これによって補助排気バルブ１２が補助排気通路３で開閉される。
【００２６】
ここで、主排気バルブ１１と補助排気バルブ１２の開閉動作を図３乃至図８に基づいて更に詳細に説明する。
【００２７】
先ず、補助排気バルブ１２の開閉動作を図５に基づいて説明すると、補助排気バルブ１２が図５に実線にて示す全開状態にあるとき、エンジン回転数によってサーボモータが駆動制御され、該サーボモータによって駆動軸１３が図示のθ１  だけ回転駆動されると、この駆動軸１３の回転はクランク１４によって補助排気バルブ１２の直線運動に変換され、該補助排気バルブ１２は図示のＳＳ  だけストロークして図５に鎖線にて示すように全閉状態となり、補助排気通路３の断面積を縮小して排気タイミングを遅延せしめる。このとき、駆動軸１３の全回転角θ１  に対する補助排気バルブ１２の開度特性は図７に直線Ｓにて示すように線形を示す。
【００２８】
他方、主排気バルブ１１についてはこれが図３に示すように全開状態にあるとき、駆動軸１３が角度θ１  だけ回転駆動されると、該駆動軸１３の回転は前述のようにロッド１８の直線運動に変換されて該ロッド１８が図６に示すようにＳＭ  だけストロークし、このロッド１８の直線運動は主排気バルブ１１の回転運動に変換され、該主排気バルブ１１はピン２１を中心として回動して図４に示すように全閉状態となり、排気タイミングを遅延せしめる。
【００２９】
而して、図７に示すように、主排気バルブ１１と補助排気バルブ１２の開度は全開と全閉状態において一致し、両者の間に位相差は生じないが、全開と全閉状態を除く中間作動域においては、駆動軸１３の回転角θ１  に対する主排気バルブ１１の排気特性は図５に曲線Ｍにて示すように非線形となり、本実施例では主排気バルブ１１に対して補助排気バルブ１２が先に開き、両者の開度に位相差が発生する。その理由を図６に基づいて説明する。
【００３０】
即ち、図６に実線にて示す主排気バルブ１２の全開状態において、駆動軸１３とピン１９の中心間距離（以下、リンク等価長Ｌ１Ａと称す）をピン２１，２２の中心間距離（以下、リンク等価長Ｌ２Ａと称す）よりも短く設定している（Ｌ１Ａ＜Ｌ２Ａ）ため、駆動軸１３の全回転角θ１  に対して主排気バルブ１１の全回転角θ２  が小さくなる（θ２  ＜θ１  ）。
【００３１】
又、ロッド１８は直線的に摺動するため、前記リンク等価長Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａは駆動軸１３の回転と共に変化し、主排気バルブ１１の全閉状態において前記リンク等価長Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａは図示のようにＬ１Ｂ，Ｌ２Ｂの値に変化する。尚、リンク等価長Ｌ１Ａ，Ｌ２ＡのＬ１Ｂ，Ｌ２Ｂへの変化はピン１９，２２の溝１４ｂ、長孔１１ｄ内での摺動によって許容される。
【００３２】
而して、本実施例では、長孔１１ｄを図６において右曲がりの円弧状に形成しているため、主排気バルブ１１のリンクとしての作動割合が変化し、このため該主排気バルブ１１の開度が図７に曲線Ｍにて示すように駆動軸１３の回転角θ１  に対して非線形となる。
【００３３】
即ち、図６に示す駆動軸１３の全回転角θ１  の範囲内に全開側の一定回転角θ１Ａと全閉側の一定回転角θ１Ｂを考えた場合、これらの回転角θ１Ａ，θ１Ｂに対するロッド１８のストローク量Ａ，Ｂは、θ１Ａ＝θ１Ｂであれば、Ａ＝Ｂとなり、この等しいストローク量Ａ，Ｂによって生じる主排気バルブ１１の回転角θ２Ａ，θ２Ｂは前述の理由によって等しくならず、θ２Ａ＞θ２Ｂとなるため、全開時と全閉時を除く中間作動域において主排気バルブ１１の開度特性は図７に曲線Ｍにて示すように非線形となり、例えば、駆動軸１３の任意の回転角θ１Ｃにおいては主排気バルブ１１と補助排気バルブ１２の開度に図示の位相差が生じ、補助排気バルブ１２の方が主排気バルブ１１よりも先行して開かれる。
【００３４】
尚、本実施例では、長孔１１ｄを右曲がりの円弧状としたが、これの形状を逆に左曲がりの円弧状とすれば、主排気バルブ１１の開度特性を図７に破線の曲線Ｍ’にて示すように変えることができ、主排気バルブ１１を補助排気バルブ１２に先行して開くようにすることができる。
【００３５】
ところで、主排気バルブ１１と補助排気バルブ１２ではエンジン出力特性に及ぼす影響が異なり、主排気バルブ１１の影響の方が大きいため、主排気バルブ１１によって決定される排気タイミングとエンジン回転数をパラメータとして制御されるサーボモータによって主排気バルブ１１の開度がエンジン回転数に対して図８の直線Ｍにて示すようにリニアに制御される。尚、主排気バルブ１１と補助排気バルブ１２は図示のＮ１  〜Ｎ２  のエンジン回転域（作動域）において開閉されて排気タイミングが制御される。
【００３６】
而して、本実施例においては、前述のように補助排気バルブ１２の開度が主排気バルブ１１に先行して開くように両者の開度に位相差が設けられているため、エンジン回転数Ｎに対する補助排気バルブ１２の特性は図８に曲線Ｓにて示すように非線形となる。尚、前述のように長孔１１ｄの形状を逆に左曲がりの円弧状とすれば、補助排気バルブ１２の開度特性を図８に破線の曲線Ｓ’に示すように変えることができ、主排気バルブ１１を補助排気バルブ１２に先行して開くようにすることができる。
【００３７】
尚、本実施例においては、リンク機構を構成する主排気バルブ１１の作動割合を可変とする手段として長孔１１ｄを円弧状とする方法を採用したが、理論上はクランク１４に形成された溝１４ｂ或は補助排気バルブ１２に形成された溝１２ａを円弧状とすることも可能であるが、実際には、駆動軸１３の全回転角θ１  は約６０°と大きいため、前述のように溝１４ｂ又は溝１２ａを円弧状とすると、主排気バルブ１１又は補助排気バルブ１２が最大作動点（全閉又は全開位置）において作動し得なくなる可能性があり、実現性に乏しい。
【００３８】
ところで、本実施例に係る主排気バルブ１１の上部には障壁１１ｂが突設されているため、図４に示す主排気バルブ１１の全閉時において該障壁１１ｂがシリンダボディ１との間の隙間δを詰める。このため、主排気バルブ１１とピストン９の間に形成される空間ΔＳが最小に保たれ、主排気バルブ１１による排気タイミング制御が効果的に行われる。
【００３９】
而して、本実施例では、前述のように主排気バルブ１１はハウジング１６に組み込まれた状態でシリンダボディ１に対して組み込まれるため、図３に示す主排気バルブ１１の全開時に該主排気バルブ１１を収納するための収納部１ｂを従来の鍛造に代えて機械加工によって高精度に形成することができ、このため、前記隙間δを最小限に詰めることが容易に可能となり、主排気バルブ１１による排気タイミングの制御をより効率的に行うことができるようになる。
【００４０】
又、本実施例では、ハウジング１６を組み込むためにシリンダボディ１に形成された前記組込孔１ａとシリンダボア５とが交差する稜線Ｃ（図１参照）と主排気ポート２ａの上縁部とを一致させたため、従来は鋳造のみで形成されていた主排気ポート２ａの一部（上縁部）の形状を機械加工によって高精度に得ることができ、特別の加工を施すことなくエンジン出力のバラツキを解消することができる。尚、主排気ポート２ａの下縁部の形状はエンジンの出力特性には殆ど影響を与えないため、該主排気ポート２ａの下縁部の形状を鋳造によって得ても問題は発生しない。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかな如く、本発明によれば、主排気通路で開閉する主排気バルブと、補助排気通路で開閉する補助排気バルブを備え、これらの主排気バルブと補助排気バルブの開閉をエンジン回転数に応じて制御する２サイクルエンジンの排気タイミング制御装置において、前記主排気バルブと補助排気バルブの駆動機構を共通の駆動軸とリンク機構を含んで構成し、前記駆動軸の中央部に取り付けられたクランクの両外側上部に補助排気バルブを係合せしめ、シリンダボディに組み込まれたハウジングに主排気バルブを回動可能に枢着するとともに、該主排気バルブに円弧状の長孔を形成し、前記クランクの内側面に係合されたロッドを前記ハウジングに貫設された円孔に摺動自在に挿通し、主排気バルブに形成された前記長孔に挿通するピンにて前記ロッドの先部を主排気バルブに連結することによって、少なくとも１つのリンク機構に作動割合を可変とする手段を設け、主排気バルブと補助排気バルブの中間作動域における開度に位相差を設けたため、共通の駆動系及び最小限の部品構成で主排気バルブと補助排気バルブの開度に位相差を設け、最適なエンジン出力特性を得ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排気タイミング制御装置を備える２サイクルエンジンのシリンダボディの縦断面図である。
【図２】本発明に係る排気タイミング制御装置の分解斜視図である。
【図３】主排気バルブの作用を示す断面図である。
【図４】主排気バルブの作用を示す断面図である。
【図５】補助排気バルブの作用説明図である。
【図６】主排気バルブを駆動するリンク機構の作用説明図である。
【図７】本発明に係る排気タイミング制御装置における駆動軸の回転角に対する主排気バルブと補助排気バルブの開度特性図である。
【図８】本発明に係る排気タイミング制御装置におけるエンジン回転数に対する主排気バルブと補助排気バルブの開度特性図である。
【符号の説明】
２        主排気通路
３        補助排気通路
１０      排気タイミング制御装置
１１      主排気バルブ
１１ｄ    リンク機構の作動割合を可変とする手段
１２      補助排気バルブ
１３      駆動軸
【図１】
0003557452.tif 000002
【図２】
0003557452.tif 000003
【図３】
0003557452.tif 000004
【図４】
0003557452.tif 000005
【図５】
0003557452.tif 000006
【図６】
0003557452.tif 000007
【図７】
0003557452.tif 000008
【図８】
0003557452.tif 000009